Choisir la bonne section de câble pour installations électriques – Exemples système impérial et métrique

Comment déterminer la section appropriée de fil et câble pour l'installation de câblage électrique ?

Le guide pas à pas suivant vous montrera comment trouver la bonne taille de câble et fil ou tout autre conducteur pour l'installation de câblage électrique avec exemples résolus (dans les deux systèmes britannique/anglais et SI, c'est-à-dire impérial et métrique respectivement).

Gardez à l'esprit qu'il est très important de sélectionner la bonne taille de fil lors du dimensionnement d'un câble pour les installations électriques. Une taille de fil inappropriée pour des charges importantes avec courant élevé peut créer le chaos menant à la défaillance des équipements électriques, incendies dangereux et blessures graves.

Chute de tension dans les câbles

Nous savons que tous les conducteurs, fils et câbles (sauf supraconducteurs) ont une certaine résistance.

Cette résistance est directement proportionnelle à la longueur et inversement proportionnelle au diamètre du conducteur, c'est-à-dire :

R ∝ L/a … [Lois de la résistance R = ρ (L/a)]

Chaque fois que le courant circule dans un conducteur, une chute de tension se produit dans ce conducteur. Généralement, la chute de tension peut être négligée pour de courtes longueurs de conducteurs, mais dans le cas de conducteurs de faible diamètre et de grande longueur, nous devons prendre en compte les chutes de tension considérables pour une installation de câblage correcte et la gestion future de la charge.

Selon la règle IEEE B-23, à tout point entre le terminal d'alimentation et l'installation, la chute de tension ne doit pas dépasser 2,5% de la tension d'alimentation fournie.

Articles connexes :

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Exemple :

Si la tension d'alimentation est 220V AC, la valeur de chute de tension admissible devrait être :

• Chute de tension admissible = 220 × (2,5/100) = 5,5 V

De même, si la tension d'alimentation est 120V AC, la chute de tension admissible ne devrait pas dépasser 3V (120V × 2,5%).

Dans les circuits de câblage électrique, des chutes de tension se produisent aussi du tableau de distribution vers les différents circuits dérivés et terminaux, mais pour les circuits dérivés et terminaux, la valeur de chute de tension devrait être la moitié de celle admissible (c'est-à-dire 2,75V sur 5,5V calculé ci-dessus).

Normalement, la chute de tension dans les tableaux est décrite en Ampère par mètre (A/m), c'est-à-dire quelle serait la chute de tension dans un câble d'un mètre transportant un Ampère de courant ?

Il y a deux méthodes pour définir la chute de tension dans un câble que nous discuterons ci-dessous.

En SI (Système international et métrique), la chute de tension est décrite par ampère par mètre (A/m).

En FPS (système pied-livre), la chute de tension est décrite basée sur la longueur qui est 100 pieds.

• Mise à jour : Vous pouvez maintenant aussi utiliser les calculateurs électriques suivants pour trouver la chute de tension et la taille de fil en système AWG (American Wire Gauge).

1. Calculateur de taille de fil et câble électrique (Cuivre et Aluminium)
2. Calculateur de taille de fil et câble en AWG
3. Calculateur de chute de tension dans fil et câble

Tableaux et graphiques pour tailles appropriées de câbles et fils

Voici les tableaux importants à suivre pour déterminer la taille appropriée de câble pour l'installation de câblage électrique.

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Comment trouver la chute de tension dans un câble ?

Pour trouver la chute de tension dans un câble, suivez les étapes simples ci-dessous.

• Trouver d'abord la chute de tension maximale admissible.
• Maintenant, trouver le courant de charge.
• Maintenant, selon le courant de charge, sélectionner un câble approprié (dont le courant nominal doit être le plus proche du courant de charge calculé) depuis le tableau 1.
• Depuis le tableau 1, trouver la chute de tension en mètre ou 100 pieds (selon le système préféré) selon son courant nominal.

(Restez calme :) Nous suivrons les deux méthodes et systèmes pour trouver les chutes de tension (en mètres et 100 pieds) dans notre exemple résolu pour toute l'installation de câblage électrique).

• Maintenant, calculer la chute de tension pour la longueur réelle du circuit de câblage selon son courant nominal avec l'aide des formules suivantes.

(Longueur réelle du circuit × chute de tension pour 1m) / 100 ===> pour trouver chute de tension par mètre.
(Longueur réelle du circuit × chute de tension pour 100 pieds) / 100 ===> pour trouver chute de tension en 100 pieds.

• Maintenant, multiplier cette valeur calculée de chute de tension par le facteur de charge où :

Facteur de charge = Courant de charge à reprendre par le câble / Courant nominal du câble donné dans le tableau.

• C'est la valeur de chute de tension dans les câbles quand le courant de charge les traverse.
• Si la valeur calculée de chute de tension est inférieure à la valeur calculée à l'étape (1) (chute de tension maximale admissible), alors la taille de câble sélectionnée est appropriée.
• Si la valeur calculée de chute de tension est supérieure à la valeur calculée à l'étape (1), calculer la chute de tension pour la taille supérieure de câble et ainsi de suite jusqu'à ce que la chute de tension calculée devienne inférieure à la chute de tension maximale admissible calculée à l'étape (1).

Comment déterminer la taille appropriée de câble et fil pour une charge donnée ?

Voici des exemples résolus montrant comment trouver la taille appropriée de câble pour une charge donnée.

Pour une charge donnée, la taille de câble peut être trouvée avec l'aide de différents tableaux mais nous devons garder à l'esprit et suivre les règles sur la chute de tension.

Pour déterminer la taille de câble pour une charge donnée, prenez en compte les règles suivantes :

• Pour une charge donnée, en plus de la valeur connue du courant, il doit y avoir 20% de marge supplémentaire pour besoins additionnels, futurs ou d'urgence.
• Du compteur d'énergie au tableau de distribution, la chute de tension devrait être 1,25% et pour le circuit terminal, elle ne devrait pas dépasser 2,5% de la tension d'alimentation.
• Considérer le changement de température, quand nécessaire, utiliser le facteur de température (Tableau 3).
• Considérer aussi le facteur de charge lors de la détermination de la taille de câble.
• Lors de la détermination de la taille de câble, considérer le système de câblage : en câblage apparent, la température serait basse mais en câblage en gaine, la température augmente à cause de l'absence d'air.

Note : Gardez à l'esprit le facteur de diversité dans l'installation de câblage électrique lors de la sélection de la taille appropriée de câble.

Exemples résolus de tailles appropriées de fil et câble

Voici des exemples de détermination de la taille appropriée de câbles pour l'installation de câblage électrique qui faciliteront la compréhension de la méthode « comment déterminer la taille appropriée de câble pour une charge donnée ».

Exemple 1 … (Système impérial, britannique ou anglais)

Pour une installation de câblage électrique dans un bâtiment, charge totale = 4,5 kW et longueur totale de câble du compteur d'énergie au tableau de répartition de circuit dérivé = 35 pieds. Tensions d'alimentation = 220V et température = 40°C (104°F). Trouver la taille de câble la plus appropriée du compteur d'énergie au circuit dérivé si le câblage est installé en gaine.

Solution :

• Charge totale = 4,5 kW = 4500 W
• 20% charge additionnelle = 4500 × (20/100) = 900 W
• Charge totale = 4500 + 900 = 5400 W
• Courant total I = P/V = 5400/220 = 24,5 A

Sélectionner la taille de câble pour 24,5 A (Tableau 1) : 7/0.036 (28 Ampères). On peut utiliser le câble 7/0.036 selon le tableau 1.

Vérifier le câble sélectionné (7/0.036) avec le facteur de température au Tableau 3 : facteur 0,94 à 40°C. Capacité de portée de courant de (7/0.036) = 28A, donc à 40°C :

Courant nominal pour 40°C = 28 × 0,94 = 26,32 A

Puisque 26,32 A < 28 A, cette taille de câble (7/0.036) convient aussi pour la température.

Trouver la chute de tension pour 100 pieds pour ce câble (7/0.036) depuis le Tableau 4 : 7V. Mais longueur = 35 pieds. Donc chute pour 35 pieds :

Chute réelle = (7 × 35/100) × (24,5/28) = 2,1 V

Chute admissible = (2,5 × 220)/100 = 5,5 V

La chute réelle (2,1 V) < chute admissible (5,5 V). Donc la taille appropriée est 7/0.036.

• Article connexe : Comment câbler inverseurs auto et manuels et commutateurs de transfert ? (1 et 3 phases)

Exemple 2 … (Système SI / Métrique / Décimal)

Quel type et taille de câble convient pour :

• Charge = 5,8 kW
• Tension = 230V AC
• Longueur du circuit = 35 mètres
• Température = 35°C (95°F)

Solution :

Charge = 5,8 kW = 5800 W

Tension = 230 V

Courant I = P/V = 5800/230 = 25,2 A

20% courant additionnel = (20/100) × 25,2 = 5 A

Courant de charge total = 25,2 + 5 = 30,2 A

Sélectionner câble pour 30,2 A (Tableau 1) : 7/1.04 (31 Ampères).

Vérifier (7/1.04) avec facteur température Tableau 3 : facteur 0,97 à 35°C. Capacité = 31A, donc à 35°C :

Courant nominal 35°C = 31 × 0,97 = 30 A

30 A < 31 A, donc taille (7/1.04) convient pour la température.

Chute de tension par ampère-mètre pour (7/1.04) depuis (Tableau 5) : 7 mV. Longueur = 35 m.

Chute réelle 35m = mV × I × L = (7/1000) × 30 × 35 = 7,35 V

Chute admissible = (2,5 × 230)/100 = 5,75 V

Chute réelle (7,35 V) > chute admissible (5,75 V). Pas approprié. Sélectionner taille supérieure : 7/1.35.

Tableau 5 : courant nominal 7/1.35 = 40 A, chute = 4,1 mV.

Chute réelle 35m = (4,1/1000) × 40 × 35 = 5,74 V

5,74 V < 5,75 V. C'est la taille de câble la plus appropriée.

Exemple 3

Charges connectées dans un bâtiment :

Circuit dérivé 1

• 2 lampes de 1000W chacune
• 4 ventilateurs de 80W chacun
• 2 TV de 120W chacun

Circuit dérivé 2

• 6 lampes de 80W chacune
• 5 prises de 100W chacune
• 4 lampes de 800W chacune

Tension d'alimentation = 230V AC. Calculer le courant de circuit et la taille de câble pour chaque circuit dérivé ?

Solution :

Charge totale circuit dérivé 1 = (2×1000) + (4×80) + (2×120) = 2000 + 320 + 240 = 2560 W

Courant circuit 1 = 2560/230 = 11,1 A

Charge totale circuit dérivé 2 = (6×80) + (5×100) + (4×800) = 480 + 500 + 3200 = 4180 W

Courant circuit 2 = 4180/230 = 18,1 A

Câble suggéré pour circuit dérivé 1 = 3/.029" (13 A) ou 1/1,38 mm (13 A)

Câble suggéré pour circuit dérivé 2 = 7/.029" (21 A) ou 7/0,85 mm (24 A)

Courant total tirés par les deux circuits = 11,1 + 18,1 = 29,27 A

Câble suggéré pour circuit principal = 7/.044" (34 A) ou 7/1,04 mm (31 A)

Exemple 4

Un moteur asynchrone triphasé à cage d'écureuil 10 CV (7,46 kW) à service continu avec démarrage étoile-triangle est alimenté en 400V par trois câbles PVC unipolaires en gaine depuis 250 pieds (76,2 m) du tableau de distribution à fusibles. Courant nominal = 19A. Température moyenne = 35°C (95°F). Calculer la taille du câble pour le moteur ?

Solution :

• Charge moteur = 10 CV = 10 × 746 = 7460 W
• Tension d'alimentation = 400V (triphasé)
• Longueur câble = 250 pieds (76,2 m)
• Courant nominal moteur = 19 A
• Facteur température 35°C = 0,97 (Tableau 3)

Sélectionner câble pour 19A (Tableau 4) : 7/0.036" (23 A) – système triphasé = câble 3 conducteurs. Chute tension = 5,3V/100 pieds.

Vérifier température : capacité 23A × 0,97 = 22,31 A à 35°C. 22,31 < 23, donc OK.

Facteur de charge = 19/23 = 0,826

Chute tension 250 pieds = (5,3 × 250/100) × 0,826 = 10,94 V

Chute admissible = (2,5/100) × 400 = 10 V

10,94 > 10, pas approprié. Taille supérieure : 7/0.044 (28 A, chute 4,1V/100 pieds).

Chute réelle = (4,1/100) × 250 × 0,826 = 8,46 V

8,46 V < 10 V. C'est la taille la plus appropriée.

Tableau NEC 310.15(B)(16) – Capacités admissibles des conducteurs isolés

Tableau NEC 310.15(B)(16) (anciennement 310.16) – Article 310 – Conducteurs pour câblage général – Capacités admissibles des conducteurs isolés jusqu'à 2000V, 60°C à 90°C, max 3 conducteurs porteurs de courant en gaine, câble ou terre (enterré directement), basé sur température ambiante 30°C (86°F).

ARTICLE 310 – CONDUCTEURS POUR CÂBLAGE GÉNÉRAL
Tableau 310.15(B)(16) – Capacités admissibles (Ampérages) – Conducteurs Cuivre et Aluminium							Taille AWG/kcmil
Taille AWG/kcmil	INDICE DE TEMPÉRATURE DU CONDUCTEUR			ALUMINIUM OU CUIVRE-ALU
	60°C (140°F)	75°C (167°F)	90°C (194°F)	60°C (140°F)	75°C (167°F)	90°C (194°F)
	Types TW, UF	Types RHW, THHW, THW, THWN, XHHW, USE, ZW	Types TBS, SA, SIS, FEP, FEPB, MI, RHH, RHW-2, THHN, THW-2, THWN-2, USE-2, XHHW-2, ZW-2	Types TW, UF	Types RHW, THHW, THW, THWN, XHHW, USE	Types TBS, SA, SIS, THHN, THW-2, THWN-2, RHH, RHW-2, USE-2, XHHW-2, ZW-2
CUIVRE			ALUMINIUM
14	15	20	25	—	—	—	14
12	20	25	30	15	20	25	12
10	30	35	40	25	30	35	10
8	40	50	55	35	40	45	8
6	55	65	75	40	50	55	6
4	70	85	95	55	65	75	4
2	95	115	130	75	90	100	2
1	110	130	145	85	100	115	1
1/0	125	150	170	100	120	135	1/0
2/0	145	175	195	115	135	150	2/0
3/0	165	200	225	130	155	175	3/0
4/0	195	230	260	150	180	205	4/0
250	215	255	290	170	205	230	250
300	240	285	320	195	230	260	300
350	260	310	350	210	250	280	350
500	320	380	430	260	310	350	500

Voici le tableau NEC sous forme de graphique (format image à télécharger comme référence)

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