Raisons techniques de la chute de tension due à la longueur de la ligne lors de l'installation d'un régulateur de tension automatique

Dans la conception des systèmes de distribution d'énergie, la distance entre la ligne d'alimentation (stabilisateur triphasé de 20 kVA) et la charge influe directement sur la qualité de l'énergie. Des lignes de transport excessivement longues entraînent des chutes de tension importantes, un phénomène lié à la résistance des conducteurs et aux lois physiques de la conduction électrique.

Effet cumulatif de la résistance des conducteurs

Bien que les fils de cuivre présentent une excellente conductivité, ils possèdent une résistance intrinsèque. Par exemple, pour un fil conducteur en cuivre de 2,5 mm², la résistance est d'environ 0,78 ohm par 100 mètres. Lorsqu'un stabilisateur monophasé de 20 kVA fournit un courant de 10 ampères, la chute de tension sur un conducteur est calculée à l'aide de la formule U = IR. La chute de tension sur une ligne aller-retour de 100 mètres (longueur totale de 200 mètres) atteint 15,6 volts. Si la tension d'entrée est de 220 volts, la tension réelle à la charge n'est que de 204,4 volts, soit un écart de plus de 7 % par rapport à la valeur nominale.

Plus le courant de charge est élevé, plus le problème de chute de tension s'accentue. Un courant de fonctionnement de 30 ampères, dans les mêmes conditions de ligne, engendrera une chute de tension de 46,8 volts, dépassant la plage de tolérance de la plupart des équipements de précision. Bien que le stabilisateur de 2 000 kVA puisse compenser les fluctuations de la tension d'entrée, il ne peut éliminer les pertes générées par la ligne entre sa sortie et la charge.

Base de calcul pour le choix du diamètre du conducteur

Les normes électriques stipulent que la chute de tension sur la ligne ne doit pas excéder 3 % à 5 % de la tension nominale. En pratique, la section du conducteur doit être calculée en fonction de la distance de transmission et de la puissance de la charge. Lorsque le stabilisateur servo de 20 kVA est situé à 50 mètres de la charge et que la puissance fournie est de 5 kilowatts (soit environ 23 ampères en monophasé), un conducteur en cuivre de 4 mm² est nécessaire pour limiter la chute de tension à une valeur acceptable.

Les conducteurs en aluminium ont une résistivité 1,6 fois supérieure à celle du cuivre, ce qui requiert une section plus importante dans les mêmes conditions. Certains projets utilisent du fil d'aluminium pour réduire les coûts, négligeant ainsi la nécessité d'augmenter son diamètre. Il en résulte un phénomène contradictoire : la tension de sortie du servostabilisateur monophasé de 20 kVA est conforme aux spécifications, mais la tension de fonctionnement réelle de la charge est inférieure. L'augmentation de la température accroît la résistance du conducteur, accentuant ainsi la chute de tension par temps chaud, notamment en été.