Comment calculer la chute de tension le long du câble dans les réseaux électriques ?

Pour calculer la chute de tension dans un câble, il est important de prendre en compte la longueur du câble, la section du conducteur, la réactance inductive et la connexion des fils. Avec ces informations de base, vous pouvez calculer vous-même la chute de tension.

Types et structure des pertes

Même le système d'alimentation électrique le plus efficace présente un certain type de perte de puissance réelle. Les pertes correspondent à la différence entre l'électricité donnée aux utilisateurs et l'électricité qui leur est effectivement fournie. Cela est dû aux imperfections des systèmes et aux propriétés physiques des matériaux dont ils sont constitués.

Le type le plus courant de perte d'électricité dans les réseaux électriques est lié à la perte de tension due à la longueur des câbles. Afin de normaliser le coût financier et de calculer sa valeur réelle, cette classification a été développée :

1. Facteur technique. Elle est liée aux caractéristiques des processus physiques et peut varier sous l'influence des charges, des coûts fixes contingents et des circonstances climatiques.
2. Le coût de l'utilisation de fournitures supplémentaires et de la mise en place des conditions nécessaires au fonctionnement du personnel technique.
3. Facteur commercial. Ce groupe comprend les déviations causées par des instruments de mesure inadéquats et d'autres facteurs qui entraînent une sous-déclaration de l'énergie électrique.

Les principales causes de la perte de tension

La principale cause de perte de puissance dans les câbles est la perte de ligne de transmission. La distance entre la centrale électrique et les consommateurs non seulement dissipe de l'énergie mais provoque également une chute de tension (qui, si elle tombe en dessous de la valeur minimale admissible, peut non seulement entraîner un fonctionnement inefficace des appareils mais aussi les rendre totalement inopérants.

Les pertes dans les réseaux électriques peuvent également être causées par la composante réactive d'une section du circuit, c'est-à-dire la présence d'éléments inductifs dans ces sections (il peut s'agir de bobines de communication et de boucles, de transformateurs, de selfs basse et haute fréquence, de moteurs électriques).

Moyens de réduire les pertes dans les réseaux électriques

L'utilisateur du réseau ne peut pas influencer les pertes dans une ligne électrique, mais il peut réduire la chute de tension dans une section de circuit en câblant ses éléments de manière compétente.

Il est préférable de connecter un câble en cuivre à un câble en cuivre et un câble en aluminium à un câble en aluminium. Il est préférable de minimiser le nombre de connexions de fils où le matériau de l'âme change, car non seulement l'énergie est dissipée à ces endroits, mais la production de chaleur augmente, ce qui peut constituer un risque d'incendie si le niveau d'isolation thermique est insuffisant. Compte tenu des valeurs de conductivité et de résistivité spécifiques du cuivre et de l'aluminium, il est plus efficace sur le plan énergétique d'utiliser le cuivre.

Si possible, lors de la planification d'un circuit électrique, tous les éléments inductifs tels que les bobines (L), les transformateurs et les moteurs doivent être connectés en parallèle, car selon les lois de la physique, l'inductance totale d'un tel circuit est réduite, alors qu'en série, au contraire, elle est augmentée.

Des condensateurs (ou des filtres RC en combinaison avec des résistances) sont également utilisés pour lisser la composante réactive.

Selon la manière dont les condensateurs et le consommateur sont reliés, il existe plusieurs types de compensation : personnelle, collective et globale.

1. Dans la compensation personnelle, les condensateurs sont connectés directement au point où se produit la puissance réactive, c'est-à-dire un condensateur propre à un moteur asynchrone, un autre à une lampe à décharge, un autre à une lampe à souder, un autre pour un transformateur, etc. À ce stade, les câbles entrants sont déchargés des courants réactifs vers l'utilisateur individuel.
2. La compensation de groupe consiste à connecter un ou plusieurs condensateurs à plusieurs éléments présentant des caractéristiques inductives importantes. Dans cette situation, l'activité régulière et simultanée de plusieurs utilisateurs implique le transfert d'énergie réactive totale entre les charges et les condensateurs. La ligne qui fournit de l'énergie électrique à un groupe de charges sera déchargée.
3. La compensation générale consiste à insérer des condensateurs avec un régulateur dans le tableau principal, ou GRS. Il évalue la consommation actuelle de puissance réactive et connecte et déconnecte rapidement le nombre requis de condensateurs. Par conséquent, la puissance totale prélevée sur le réseau est minimisée en fonction de la puissance réactive instantanée requise.
4. Tous les systèmes de compensation de la puissance réactive se composent d'une paire de branches de condensateurs, une paire d'étages, qui sont formés spécifiquement pour le réseau électrique en fonction des charges potentielles. Tailles de pas typiques : 5 ; 10 ; 20 ; 30 ; 50 ; 7,5 ; 12,5 ; 25 kvar.

Pour obtenir de grandes étapes (100 kvar ou plus), connectez les petites étapes en parallèle. Les charges sur les réseaux sont réduites, les courants de commutation et leurs interférences sont réduits. Dans les réseaux où les harmoniques de la tension du réseau sont nombreuses et élevées, les condensateurs sont protégés par des selfs.

Les compensateurs automatiques offrent les avantages suivants à un réseau qui en est équipé :

• réduire la charge des transformateurs ;
• simplifier les exigences relatives à la section des câbles ;
• permettent de charger le réseau plus qu'il ne serait possible sans compensation ;
• éliminer les causes de la chute de tension du réseau, même lorsque la charge est reliée par de longs câbles ;
• augmenter l'efficacité des générateurs mobiles à combustible ;
• faciliter le démarrage des moteurs électriques ;
• augmenter le phi cosinus ;
• éliminer la puissance réactive des circuits ;
• protéger contre les surtensions ;
• améliorer la régulation des caractéristiques du réseau.

Calculateur de pertes de tension dans les câbles

Pour tout câble, le calcul de la chute de tension peut être effectué en ligne. Vous trouverez ci-dessous un calculateur en ligne de perte de tension du câble.

La calculatrice est en cours de réalisation et sera bientôt disponible.

Calcul à l'aide de la formule

Si vous souhaitez calculer vous-même la chute de tension dans un câble, en tenant compte de la longueur du câble et d'autres facteurs affectant la perte, vous pouvez utiliser la formule de calcul de la chute de tension dans un câble :

ΔU, % = (Un - U) * 100/ Un,

où Un est la tension nominale à l'entrée du réseau ;

U est la tension à l'élément individuel du réseau (considérez la perte comme un pourcentage de la tension nominale présente à l'entrée du réseau).

Il est possible d'en déduire une formule pour calculer la perte de puissance :

ΔP, % = (Un - U) * I * 100/ Un,

où Un est la tension nominale à l'entrée du réseau ;

I est le courant de secteur réel ;

U est la tension à l'élément de ligne individuel (considérez la perte comme un pourcentage de la tension nominale présente à l'entrée).

Tableau des chutes de tension en fonction de la longueur du câble

Vous trouverez ci-dessous une chute de tension approximative sur une longueur de câble (tableau de Knorring). Déterminez la section requise et cherchez la valeur dans la colonne correspondante.

Les conducteurs émettent de la chaleur lorsque le courant passe. L'importance du courant et la résistance des conducteurs déterminent le degré de perte. Si vous disposez de données sur la résistance des câbles et la quantité de courant qui les traverse, vous pouvez déterminer la quantité de pertes dans le circuit.

Les tableaux ne tiennent pas compte de la résistance inductive, car elle est trop faible et ne peut être égale à la résistance active du fil.

Qui paie pour les pertes d'électricité

Les pertes de transmission de l'électricité (si elle est transmise sur de longues distances) peuvent être importantes. Cela a un impact sur le plan financier. La composante réactive est prise en compte lors de la détermination du tarif nominal total d'utilisation courante pour les ménages.

Pour les lignes monophasées, elle est déjà incluse dans le coût, compte tenu des paramètres du réseau. Pour les personnes morales, cette composante est calculée indépendamment des charges actives et est facturée séparément, à un tarif spécial (moins cher que la composante active). Ceci est dû au grand nombre de machines inductives (par exemple, les moteurs électriques) présentes dans les entreprises.

Le régulateur de l'énergie fixe une chute de tension admissible, ou une norme pour les pertes dans le réseau électrique. L'utilisateur paie les pertes de transmission. Par conséquent, du point de vue du consommateur, il est économiquement avantageux d'envisager de les réduire en modifiant les caractéristiques du circuit électrique.

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