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Calculateur – Convertisseurs et physique

Calcul de section de câble : chute de tension, pertes et bonne section

Trouve le plus petit câble qui respecte à la fois votre limite de chute de tension et son courant admissible. Fonctionne en continu, en monophasé ou en triphasé, en cuivre ou en aluminium, en mm² et en AWG, avec les pertes et l’effet de la température.

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Résultats

6 mm² cuivre (≈ 8 AWG) transporte 32 A sur 25 m avec une chute de 2,56 % (5,9 V) et 189 W de pertes.
Câble recommandé
6 mm²
≈ 8 AWG · cuivre
Chute de tension
2,56%
5,9 V sur 230 V · limite 3 %
Pertes dans le câble
189W
2,56% of 7,36 kW
Courant
32A
cos φ 1
Section min. pour la chute de tension
6 mm²
exactement 4,96 mm²
Section min. pour le courant
4 mm²
Fixé directement au mur ou sur chemin de câbles, 30 °C
Courant admissible de la section choisie
46A
facteur de température 1
Longueur max. avec cette section
29m
pour une chute de 3 %
Énergie perdue par an
189kWh
à 1 000 heures de pleine charge
Chute de tension selon la section (25 m, 32 A)

Comparaison des sections

SectionAWG ≈Chute %Chute VPertes WCourant admissible ALongueur max. mOK?
1 mm²16 AWG15,07%34,651 109165✗ courant
1,5 mm²14 AWG10,07%23,16741207✗ courant
2,5 mm²12 AWG6,17%14,194542712✗ courant
4 mm²10 AWG3,84%8,832823620✗ chute
6 mm² ◀8 AWG2,56%5,91894629✓
10 mm²6 AWG1,52%3,51126349✓
16 mm²4 AWG0,96%2,2708578✓
25 mm²3 AWG0,61%1,3945112124✓
35 mm²1 AWG0,44%132138172✓
50 mm²1/0 AWG0,32%0,7424168233✓
70 mm²3/0 AWG0,22%0,5116213336✓
95 mm²4/0 AWG0,16%0,3712258467✓
  • Chute de tension : ΔV = 2 × L × I × (R·cos φ + X·sin φ), avec la résistance des conducteurs IEC 60228 corrigée à 70 °C et une réactance de 0,08 mΩ/m.
  • Le courant admissible est indicatif, tiré des tableaux IEC 60364-5-52 (PVC/PR, facteurs de mode de pose, corrections de température ambiante et de groupement). La section définitive dépend de vos règles nationales d’installation (NF C 15-100, BS 7671, NEC 310, VDE 0298-4…) et du calibre de la protection.
  • Les courants de démarrage des moteurs (5 à 7 fois le nominal) provoquent de brèves chutes supplémentaires : vérifiez les conditions de démarrage sur les longues lignes de moteurs.

Comment fonctionne ce calculateur de section de câble

Un câble doit passer deux épreuves. Il doit transporter le courant sans surchauffer (son courant admissible), et il doit le livrer sans perdre trop de tension en chemin. Les liaisons courtes sont en général limitées par le courant admissible ; les longues liaisons, les basses tensions et les circuits solaires le sont presque toujours par la chute de tension. Ce calculateur vérifie les deux et recommande la plus petite section standard qui satisfait aux deux conditions.

Pour la chute de tension, il utilise les résistances de conducteur normalisées de l’IEC 60228 (cuivre ou aluminium câblé), corrigées à la température de fonctionnement du conducteur : la résistance du cuivre augmente d’environ 0,39 % par °C, si bien qu’un câble à 70 °C a une résistance 20 % plus élevée qu’à 20 °C. Pour les circuits AC, il ajoute une réactance de câble type et le facteur de puissance. Pour le courant admissible, il part du tableau de référence de l’IEC 60364-5-52 (isolant PVC, cuivre, fixé directement) et applique des facteurs pour le mode de pose, l’isolant PR (XLPE), la température ambiante, le groupement avec d’autres circuits et les conducteurs en aluminium.

Il indique aussi la puissance perdue en chaleur dans le câble, la perte d’énergie annuelle, la longueur maximale pour chaque section et l’équivalent AWG.

Les formules

I = P ÷ (V × cos φ) (DC, monophasé) I = P ÷ (√3 × V_LL × cos φ) (triphasé) R_T = R_20 × [1 + α × (T − 20 °C)] α_Cu = 0.00393, α_Al = 0.00403 ΔV = k × L × I × (R_T × cos φ + X × sin φ) k = 2 (DC, mono), √3 (tri) ΔV% = ΔV ÷ V × 100 P_loss = n × I² × R_T × L (n = 2 ou 3) I_z = I_table × k_method × k_insulation × k_ambient × k_group × (0.78 si Al)

Exemple chiffré : borne de recharge de 7,4 kW à 25 m

Le cas par défaut est une borne de recharge monophasée 230 V qui tire 32 A, à 25 m du tableau électrique, avec un câble cuivre isolé PVC fixé au mur et une limite de chute de tension de 3 %.

  • Le seul courant admissible autoriserait du 4 mm² (36 A en mode de pose C).
  • Mais le 4 mm² fait chuter la tension de 8,8 V (3,84 %), au-dessus de la limite.
  • Le 6 mm² fait chuter la tension de 5,9 V (2,56 %), admet jusqu’à 46 A et dissipe environ 189 W à pleine puissance. C’est la recommandation (≈ 8 AWG). Sa longueur maximale à 3 % est d’environ 29 m.
  • La section exacte pour 3 % serait de 4,96 mm² ; le 10 mm² réduirait la perte de moitié, à 112 W.

Comment lire les résultats

  • Le câble recommandé est la plus petite section standard qui respecte les deux limites. Les deux vignettes « section minimale » montrent quelle limite l’emporte.
  • La perte de puissance compte pour tout ce qui fonctionne de longues heures : pour les circuits solaires et les pompes à chaleur, monter d’une section se rembourse souvent par des pertes plus faibles.
  • La longueur maximale pour cette section répond à la question fréquente « jusqu’où puis-je tirer ce câble ? »
  • Le tableau comparatif montre chute, perte et courant admissible pour les sections voisines, pour arbitrer entre coût du cuivre et pertes.

Valeurs habituelles (cuivre, 70 °C, chute de 3 %, monophasé 230 V)

Charge Courant 10 m 25 m 50 m
Circuit de prises 2,3 kW 10 A 1,5 mm² 2,5 mm² 4 mm²
3,7 kW (16 A) 16 A 1,5 mm² 4 mm² 6 mm²
Borne de recharge 7,4 kW 32 A 4 mm² 6 mm² 16 mm²
11 kW (triphasé 400 V, 16 A) 16 A 1,5 mm² 1,5 mm² 4 mm²

Les circuits triphasés demandent des câbles bien plus fins pour la même puissance : le courant par conducteur est plus faible, et le facteur √3 remplace le facteur 2.

Conseils

  • Prenez la longueur du trajet aller, montées verticales et détours compris. La formule tient déjà compte du conducteur retour.
  • Montez la tension avant d’ajouter du cuivre. Doubler la tension divise le courant par deux et la chute de tension en pourcentage par quatre pour le même câble.
  • Dimensionnez les câbles DC solaires pour 1 à 2 % de chute et vérifiez-les au courant de fonctionnement de la chaîne ; voir le calculateur de dimensionnement des chaînes.
  • Les câbles de batterie transportent les plus forts courants d’une installation et doivent aussi correspondre au calibre du fusible. Dimensionnez-les avec le courant continu et le courant de pointe de la batterie donnés par le calculateur de parc de batteries.
  • Déclassez dans les endroits chauds. Les câbles dans les combles ou le long des champs photovoltaïques peuvent baigner dans une ambiance de 50 à 70 °C, ce qui réduit fortement le courant admissible d’un câble PVC ; utilisez du PR (XLPE) ou du câble solaire.

Limites

Les courants admissibles donnés ici sont des valeurs indicatives tirées des tableaux de référence de l’IEC 60364-5-52 avec des facteurs de correction simplifiés ; les normes nationales (BS 7671, article 310 du NEC, VDE 0298-4 et autres), le dispositif de protection et les exigences de tenue au court-circuit déterminent le minimum légal. La réactance est une valeur type pour des câbles multiconducteurs ; elle est plus élevée pour des conducteurs unipolaires très espacés. Les courants harmoniques dans le neutre, le démarrage des moteurs et l’impédance de la boucle de défaut ne sont pas vérifiés. Faites concevoir et contrôler vos installations par un électricien qualifié.

Méthode et hypothèses

Courant : en continu et en monophasé I = P ÷ (V × cos φ) ; en triphasé I = P ÷ (√3 × V_LL × cos φ). Résistance par mètre d’après les valeurs IEC 60228 à 20 °C, corrigée R_T = R_20 × [1 + α(T − 20)] (α = 0,00393 Cu, 0,00403 Al).

Chute de tension ΔV = k × L × I × (R cos φ + X sin φ), k = 2 en continu/monophasé (aller et retour), √3 en triphasé. Pertes = n × I² × R × L (n = 2 ou 3 conducteurs). La section recommandée est la plus petite section normalisée qui respecte à la fois la limite de chute de tension et le courant admissible après correction (tableau IEC 60364-5-52 méthode C × facteurs de mode de pose, d’isolant, de température ambiante et de groupement ; aluminium × 0,78).

Questions fréquentes

Comment calculer la chute de tension dans un câble ?
En continu et en monophasé : ΔU = 2 × longueur × courant × résistance par mètre (le facteur 2 tient compte du conducteur aller et du conducteur retour). En triphasé : ΔU = √3 × longueur × courant × (R·cos φ + X·sin φ). Exemple : 32 A sur 25 m de cuivre de 6 mm² à 70 °C (3,68 mΩ/m) donnent 2 × 25 × 32 × 0,00368 = 5,9 V, soit 2,6 % de 230 V.
Quelle est la chute de tension maximale admise ?
L’IEC 60364-5-52 recommande de ne pas dépasser 3 % pour l’éclairage et 5 % pour les autres usages depuis l’origine d’une installation alimentée par le réseau public basse tension ; le NEC américain recommande 3 % pour un circuit terminal et 5 % au total. En photovoltaïque, les concepteurs visent en général 1 à 2 % côté DC et 1 % entre l’onduleur et le point de raccordement, car chaque pour cent est de l’énergie perdue.
Quelle section de câble pour une borne de recharge de 32 A ?
Le seul courant admissible autorise du cuivre de 4 à 6 mm² pour 32 A dans la plupart des modes de pose, mais c’est en général la chute de tension qui décide : jusqu’à environ 20 m, le 4 mm² reste sous 3 % ; d’environ 20 à 29 m, il faut du 6 mm², et jusqu’à environ 49 m du 10 mm². Votre réglementation locale et le calibre du disjoncteur fixent le minimum.
Quelle section de câble pour un système 12 V ?
Les basses tensions exigent des câbles épais, car la même puissance signifie un courant élevé. Une charge de 1 kW sous 12 V tire 83 A ; rester sous 3 % de chute sur 4 m (aller simple) demande environ 50 mm² de cuivre. La même charge sous 48 V tire 21 A et se contente de 4 mm². C’est pourquoi les installations autonomes plus importantes fonctionnent en 24 V ou 48 V.
Comment convertir des mm² en AWG ?
Équivalences courantes (AWG immédiatement supérieur) : 1,5 mm² ≈ 14 AWG, 2,5 mm² ≈ 12 AWG, 4 mm² ≈ 10 AWG, 6 mm² ≈ 8 AWG, 10 mm² ≈ 6 AWG, 16 mm² ≈ 4 AWG, 25 mm² ≈ 3 AWG, 35 mm² ≈ 1 AWG, 50 mm² ≈ 1/0, 70 mm² ≈ 3/0, 95 mm² ≈ 4/0. Les sections AWG ne correspondent pas exactement aux sections métriques : arrondissez toujours au supérieur.
Un câble en aluminium vaut-il un câble en cuivre ?
L’aluminium a environ 61 % de la conductivité du cuivre : il lui faut donc environ 1,6 fois la section (en général une ou deux tailles standard au-dessus) pour la même chute de tension, et il transporte environ 78 % du courant à section égale. Il est bien plus léger et moins cher, d’où sa domination sur les grosses liaisons et les câbles de réseau, mais il demande des bornes adaptées et ne s’utilise généralement pas sous 16 mm².

Sources et références

  1. IEC 60364-5-52: Low-voltage electrical installations: Selection and erection of wiring systems (current-carrying capacity, voltage drop)
  2. IEC 60228: Conductors of insulated cables (valeurs de résistance en courant continu)
  3. NFPA 70 National Electrical Code : article 310 (courant admissible des conducteurs) et notes informatives sur la chute de tension
  4. IEC 62548-1: PV arrays design requirements (dimensionnement des câbles DC)

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