Alimentation d'un poste de soudage : chute de tension et section de câble
Un atelier de réparation mécanique installe un poste de soudage à l'arc monophasé 230 V. Le poste est alimenté depuis un tableau situé à 45 m, par un câble cuivre sous conduit encastré dans un mur isolant. Le poste absorbe 6,5 kVA avec un facteur de puissance de 0,75. La température ambiante du local est de 35 °C. Le câble existant est un 3 × 4 mm² cuivre. L'installateur constate qu'en pleine charge, la tension au poste chute à 208 V et que le câble devient tiède. Le disjoncteur divisionnaire est un 32 A courbe C. Le neutre est distribué.
1. Calculez le courant d'emploi et la chute de tension en ligne. Concluez sur la conformité de la section et sur la compatibilité du disjoncteur.
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Courant d'emploi : I = S / U = 6500 / 230 ≈ 28,3 A. Le facteur de puissance ne sert pas ici car S est déjà la puissance apparente ; on peut vérifier P = S · cos φ = 4,88 kW et I = P / (U · cos φ) = 4880 / (230 × 0,75) ≈ 28,3 A. Cohérent.
Chute de tension : pour un circuit monophasé, ΔU = 2 · ρ · L · I / S, avec ρ = 0,023 Ω·mm²/m pour le cuivre (à 70 °C environ). ΔU = 2 × 0,023 × 45 × 28,3 / 4 = 58,6 / 4 ≈ 14,6 V, soit 14,6 / 230 ≈ 6,4 %.
On retrouve bien 230 − 14,6 ≈ 215 V, proche des 208 V mesurés (l'écart s'explique par l'échauffement du câble et la résistance des connexions).
Conformité : la NF C 15-100 limite la chute de tension à 6 % pour un circuit terminal alimenté depuis le tableau de distribution (5 % si l'on tient compte de l'origine de l'installation). À 6,4 %, on dépasse la limite. La section 4 mm² est donc insuffisante.
Disjoncteur : un 32 A protège un 4 mm² dans certaines conditions de pose, mais avec un courant d'emploi de 28,3 A et une température ambiante de 35 °C, il faut appliquer un facteur de correction (typiquement 0,87 à 35 °C). Le courant admissible corrigé d'un 4 mm² sous conduit dans un mur isolant est alors inférieur à 32 A : le disjoncteur ne protège plus correctement le câble.
2. Déterminez la section à retenir pour respecter la chute de tension, puis vérifiez la coordination avec le disjoncteur.
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Section minimale pour ΔU ≤ 6 % : ΔU_max = 0,06 × 230 = 13,8 V. S ≥ 2 · ρ · L · I / ΔU_max = 2 × 0,023 × 45 × 28,3 / 13,8 = 58,6 / 13,8 ≈ 4,25 mm². La section normalisée immédiatement supérieure est 6 mm².
Vérification avec 6 mm² : ΔU = 58,6 / 6 ≈ 9,8 V, soit 4,3 % - conforme avec une marge utile.
Coordination disjoncteur / câble : avec un facteur de correction de 0,87 à 35 °C, le courant admissible d'un 6 mm² sous conduit est d'environ 32 × 0,87 ≈ 28 A selon le mode de pose ; il faut donc soit conserver un disjoncteur 25 A, soit retenir une section supérieure (10 mm²) si l'on veut garder le 32 A. Le plus simple et le plus sûr est de passer le câble en 6 mm² et de remplacer le disjoncteur par un 25 A courbe C, adapté à l'appel de courant du poste et inférieur au courant admissible corrigé.
Point de méthode : la chute de tension et le courant admissible sont deux critères indépendants ; il faut satisfaire le plus contraignant des deux. Ici, c'est la chute de tension qui impose la section, puis la protection qui impose le calibre.