Choix d'un câble et calcul de chute de tension pour un poste de soudure
Un poste de soudure à l'arc monophasé 230 V, facteur de puissance 0,7, absorbe 8 kW. Il est installé à 40 m du tableau général. Le câble envisagé est un cuivre de section 6 mm². La résistivité du cuivre est prise à 0,0225 Ω·mm²/m. Le règlement impose une chute de tension maximale de 5 % sur l'installation. Le technicien doit décider si la section est suffisante ou s'il faut passer à 10 mm².
1. Calculer le courant absorbé, la résistance du câble aller-retour et la chute de tension en volts et en pourcentage.
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Puissance apparente S = P / cos φ = 8 000 / 0,7 ≈ 11 430 VA. Courant I = S / U = 11 430 / 230 ≈ 49,7 A. Résistance d'un conducteur : R = ρ × L / S = 0,0225 × 40 / 6 = 0,15 Ω. En monophasé, le courant parcourt l'aller et le retour : Rtotale = 2 × 0,15 = 0,30 Ω. Chute de tension ΔU = I × Rtotale = 49,7 × 0,30 ≈ 14,9 V. En pourcentage : 14,9 / 230 × 100 ≈ 6,5 %. La limite de 5 % correspond à 11,5 V. La section de 6 mm² est donc insuffisante.
2. Vérifier la section de 10 mm² et conclure. Préciser l'effet de la longueur et du facteur de puissance.
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Avec 10 mm² : R = 0,0225 × 40 / 10 = 0,09 Ω, Rtotale = 0,18 Ω, ΔU = 49,7 × 0,18 ≈ 8,9 V, soit 3,9 %. C'est conforme à la limite de 5 %. Conclusion : passer à 10 mm². La chute de tension est proportionnelle à la longueur et inversement proportionnelle à la section : doubler la longueur double la chute, doubler la section la divise par deux. Le facteur de puissance intervient car, à puissance active donnée, un cos φ faible augmente le courant donc les pertes. Enfin, il faut vérifier le courant admissible du câble (mode de pose, température, groupement) et la protection associée : la chute de tension n'est qu'un critère parmi d'autres.
3. Rédiger une note de justification du choix de câble en 5 lignes, avec les valeurs clés.
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Note : « Poste de soudure 8 kW, 230 V, cos φ 0,7, longueur 40 m. Courant calculé : 49,7 A. Avec 6 mm² : ΔU ≈ 14,9 V (6,5 %), non conforme au seuil de 5 %. Avec 10 mm² : ΔU ≈ 8,9 V (3,9 %), conforme. Décision : retenir 10 mm² cuivre, sous réserve de vérification du courant admissible et de la protection. » Cette note trace les hypothèses et les calculs, ce qui permet un contrôle ultérieur et justifie le surcoût de la section supérieure.