Calcul de section de câble électrique et de chute de tension

La section d'un câble électrique est la surface de cuivre d'un conducteur, en mm². Elle doit supporter le calibre du disjoncteur qui le protège et limiter la chute de tension : 3 % pour l'éclairage, 5 % pour les autres usages.

Deux règles à respecter en même temps

Un câble doit d'abord supporter le courant que laisse passer son disjoncteur : c'est le tableau de la NF C 15-100, qui associe une section à un calibre. Un circuit de prises en 2,5 mm² se protège par un disjoncteur de 20 A au plus, un éclairage en 1,5 mm² par 16 A. Ce tableau suffit pour la plupart des circuits d'une maison, tant qu'ils restent courts.

Il faut ensuite que la tension n'ait pas trop baissé au bout du câble. Le guide Promotelec fixe la chute de tension maximale à 3 % de la tension nominale pour l'éclairage et à 5 % pour les autres usages (prises, chauffage, recharge d'une voiture). Sur un long circuit, c'est cette seconde règle qui impose une section plus forte.

Tableau des sections et des disjoncteurs par circuit

Section minimale en cuivre et calibre maximal du disjoncteur selon les guides Legrand et Nexans de la NF C 15-100, avec la longueur au-delà de laquelle la chute de tension dépasse la limite quand le circuit débite son calibre. Exemple : un circuit de prises en 2,5 mm² protégé à 20 A reste sous 5 % jusqu'à 31,3 m.

Chute de tension : la formule

Le guide SéQuélec GP 16, rédigé par Enedis, le Consuel et les fédérations d'électriciens, donne la formule simplifiée : u = b × ρ × L ÷ S × I. La chute u est en volts, L est la longueur simple du câble en mètres, S la section en mm² et I le courant en ampères. Le coefficient b vaut 2 en monophasé (le courant fait l'aller par la phase et le retour par le neutre) et 1 en triphasé.

La résistivité ρ est prise à la température de service, soit 1,25 fois celle à 20 °C : 0,023 Ω·mm²/m pour le cuivre et 0,037 pour l'aluminium. Le pourcentage se calcule sur 230 V, la tension entre phase et neutre.

Exemple : un circuit de prises de 30 m en 2,5 mm² qui débite 20 A perd 2 × 0,023 × 30 ÷ 2,5 × 20 = 11,04 V, soit 4,8 % de 230 V. C'est sous 5 %, mais il ne reste que 0,2 point de marge : à 35 m, la chute atteindrait 5,6 %.

Trouver la section pour une longueur donnée

On retourne la formule : S = b × ρ × L × I ÷ (limite × 230). Pour 40 m à 20 A sous 5 % : 2 × 0,023 × 40 × 20 ÷ 11,5 = 3,2 mm². La section du tableau juste au-dessus est 4 mm², que l'on peut garder protégée à 20 A puisque 4 mm² admet jusqu'à 25 A.

Le calcul inverse donne la longueur maximale d'un câble : L = limite × 230 × S ÷ (b × ρ × I). Au calibre de leur disjoncteur, un éclairage en 1,5 mm² à 16 A tient 14,1 m sous 3 %, des prises en 2,5 mm² à 20 A 31,3 m sous 5 %, et une plaque de cuisson en 6 mm² à 32 A 46,9 m. Calculer au calibre est prudent : avec le courant réellement appelé, plus faible, la longueur possible est plus grande.

Cas particuliers

• Chauffage électrique : la section dépend de la puissance du circuit. Pour des convecteurs en 230 V, le tableau Nexans donne 1,5 mm² jusqu'à 3 500 W, 2,5 mm² jusqu'à 4 500 W, 4 mm² jusqu'à 5 750 W et 6 mm² jusqu'à 7 250 W. Un plancher chauffant a ses propres paliers, plus bas.
• Triphasé : le courant se répartit sur trois phases et b vaut 1. Une plaque triphasée se contente de 2,5 mm² et 20 A, contre 6 mm² et 32 A en monophasé.
• Borne de recharge : 2,5 mm² et 20 A pour une prise ou une borne de 16 A, 10 mm² et 40 A pour une borne de 32 A, selon le tableau Nexans. Au calibre de 40 A sur 10 mm², la longueur maximale sous 5 % est de 62,5 m.
• Très basse tension (12 V, 24 V) : la même formule s'applique, mais quelques volts pèsent lourd. 10 A sur 5 m de 2,5 mm² font perdre 0,92 V, soit 7,7 % de 12 V. Aucune des sources consultées ne fixe de limite : suivez la notice de l'appareil.
• Aluminium : à section égale, il chute 1,6 fois plus que le cuivre (0,037 ÷ 0,023).

Les erreurs fréquentes

• Compter la longueur aller-retour en plus du coefficient 2 : la formule prend la longueur simple, le 2 tient déjà compte du retour.
• Oublier le câble entre le disjoncteur principal et le tableau : la chute se compte depuis le disjoncteur principal jusqu'au bout du circuit, comme le rappelle Legrand.
• Monter le calibre du disjoncteur parce que « ça saute » : un disjoncteur de 20 A sur du 1,5 mm² ne protège plus le câble.
• Croire qu'une section suffisante en chute de tension dispense du tableau : il faut respecter les deux règles.

Ce calcul ne remplace pas l'avis d'un électricien : le courant admissible d'un câble dépend aussi de son mode de pose et des câbles voisins, que la norme traite dans des tableaux détaillés. Pour estimer ce que consomment vos appareils, utilisez le calcul de consommation électrique, et pour dimensionner les radiateurs avant de tirer les câbles, le calcul de puissance de chauffage. Le circuit de ventilation se prévoit avec le calcul des débits de VMC.