De nombreux équipements de procédé ont recourt à l'électricité comme source d'énergie, surtout pour les moteurs d'entraînement de:

• pompes ou compresseurs
• agitateurs
• convoyeurs
• etc ...

Ces équipements sont alimentés via:

• un câble
• un dispositif de protection contre les surintensités

Pour une installation neuve, l'ingénieur procédé déterminera la puissance nécessaire au poste d'utilisation (un moteur de pompe par exemple), et l'ingénieur électricien concevra l'installation électrique correspondante.

Dans le cas d'une modification d'installation existante, il est fréquent de devoir remplacer un équipement par un autre, souvent plus puissant, et tentant de le faire en réutilisant l'alimentation électrique existante.
Remplacer un moteur, voire un équipement par un autre similaire venant en lieu et place du précédent est souvent facile et peu onéreux, et peut avoir une excellente rentabilité, à condition de pouvoir réutiliser l'alimentation électrique existante.
S'il faut également remplacer l'alimentation électrique, si le cheminement du câble long et complexe, le coût peut être élevé et remettre en question le projet.
C'est pourquoi il est important de prendre en compte la capacité des alimentations électriques dans la sélections des options d'un projet de modification d'une installation existante.

Critères de dimensionnement d'une alimentation électrique

Le câble électrique véhicule une intensité électrique. Sa résistance électrique provoquera un échauffement. L'échauffement que pourra supporter le câble dépend de:

• la nature de la gaine isolante
• les conditions de refroidissement du câble
• la température environnante
• ...

La résistance électrique du câble est inversement proportionelle à sa section. La section du câble est choisie pour limiter son échauffement en fonctionnement.

Intensité électrique

La fonction procédé à assurer requière une puissance le plus souvent mécanique, qui sera assurée par un moteur qui transformera une puissance électrique.
Le moteur électrique recevra une intensité électrique I sous une certaine tension U. L'intensité électrique nécessaire pour fournir la puissance mécanique P_m requise dépend, outre la tension, de deux caractéristiques du moteur:

• le rendement du moteur η
• l'angle de déphasage φ entre la tension et l'intensité

I = P_m ⁄ U ⁄ η ⁄ cosφ

Si les caractéritiques du moteur ne sont pas connues, la norme NFC 15-105 propose des valeurs usuelles suivant la puissance:

L'intensité maximale d'emploi calculée peut éventuellement être réduite pour tenir compte de:

• un taux d'utilisation (la machine entrainée par le moteur nécessitera une puissance effective moindre)
• un taux de simultanéïté (si plusieurs équipements ayant un fonctionnement intermitent sont alimentés en parallèle, il est probable qu'ils ne fonctionneront pas tous simultanément)

Section du câble

La norme NFC 15-105 propose des méthodes pratiques de détermination des sections de conducteurs électriques.

Trouver la NFC 15-105 sur le web

La section minimale du conducteur nécessaire est fonction d'une valeur d'intensité admissible (I_z). Cette valeur est l'intensité d'emploi (I_B) pondérée par divers facteurs:

I_z = I_B ⁄ f

f = f₁ × f₂ × f₃

f₃ = f_3a × f_3b × f_3c × f_3d  × f_3e

• facteur de température (f₁); f₁ = 1 si T_ambiante = 30°C ou T_sol = 20°C; f₁ < 1 si température environnante plus élevée
• facteur de groupement (f₂); f₂ = 1 si un seul circuit
• correction pour le type de pose (f_3a); f_3a varie de 0,7 à 1,2 selon le type de pose
• correction pour neutre chargé (f_3b); f_3b = 0,84 lorsqu'un courant est transporté par le neutre
• facteur de symétrie si des cables sont utilisés en parallèle (f_3c); une mauvaise répartition du courant peut entraîner des échauffements anormaux; f_3c = 0,8 si la disposition des cables n'est pas conforme
• facteur pour risque explosif (f_3d); f_3d = 0,85 dans les emplacements à risque d'explosion
• facteur pour la résistivité thermique du sol (f_3e); f_3e = 1 en terrain sec, 1,25 en pose immergée, <1 en terrain très sec et isolant

Un tableau en annexe de la norme NFC 15-100 ou de la NFC 15-105 permet de choisir la section de conducteur appropriée; par exemple:
Un conducteur en cuivre de 16mm² isolé par du PVC, faisant partie d'un câble comportant trois conducteurs chargés, cheminant suspendu (colonne 3 du tableau), pourra admettre une intensité I_z de 80A.

Chute de tension au démarrage

Lorsque l'installation alimente des moteurs, il est nécessaire de vérifier que la chute de tension due aux courants de démarrage de ces moteurs est compatible avec les conditions de démarrage.

La chute de tension est alors calculée en remplaçant dans le calcul, le courant d'emploi I_B, déduit de la puissance des moteurs, par le courant de démarrage.

En l'absence d'indications précises, le courant de démarrage peut être pris égal à 6×I_n , et la chute de tension, en tenant compte de tous les moteurs pouvant démarrer simultanément, ne doit pas être supérieure à 15 %.
Il y a lieu de s'assurer que la puissance appelée pendant le démarrage des moteurs n'est pas supérieure à la puissance de la ou des sources ; sinon il y a lieu de tenir compte de la chute de tension interne de la source.