La tension nominale est la différence de potentiel électrique pour laquelle un équipement ou une installation électrique est conçu. Elle représente la valeur idéale avec laquelle un système électrique fonctionne dans des conditions normales.
Dans le cas des appareils électriques, la tension nominale est la valeur qui ne doit pas être dépassée pendant le fonctionnement normal. On l'appelle « nominale » car c'est la valeur de référence qui caractérise l'équipement, même si la tension réelle peut varier en fonction des conditions de fonctionnement.
Différence entre la tension nominale et la tension réelle
La tension réelle peut être affectée par plusieurs facteurs clés :
Variations de la charge du système
Lorsque les appareils sont connectés ou déconnectés dans un système électrique, la demande de courant fluctue. Ces variations peuvent entraîner des changements dans la tension réelle, en particulier dans les réseaux électriques mal réglementés.
Chutes de tension dans les câbles ou les connexions
Lorsque le courant traverse un conducteur, une partie de l’énergie est dissipée sous forme de chaleur en raison de la résistance électrique du matériau. Cela provoque une diminution de la tension côté charge, phénomène plus prononcé dans les installations longues ou avec des câbles de section inadéquate.
Fluctuations dans la production d'électricité
Dans les systèmes électriques à grande échelle, la production d’électricité n’est pas toujours constante. Des facteurs tels que la variabilité des sources renouvelables (solaire, éolienne), les pannes des centrales de production ou les variations de la demande peuvent provoquer des fluctuations de la tension du réseau.
Tension nominale dans les systèmes photovoltaïques
Dans les systèmes photovoltaïques, la tension nominale est un paramètre clé qui définit la conception et le fonctionnement du système électrique. Désigne la tension à laquelle fonctionnent les panneaux solaires, les batteries et les onduleurs, et varie en fonction de la configuration du système et de son application spécifique.
Panneaux solaires
Chaque panneau solaire a une tension nominale, qui est généralement de l'ordre de 12 V, 24 V ou 48 V dans les installations résidentielles et commerciales. Cette valeur représente la tension approximative que le panneau génère dans des conditions de test standard (STC).
Cependant, la tension réelle peut varier en fonction de facteurs tels que le rayonnement solaire et la température.
Banques de batteries
Les systèmes intégrant le stockage d’énergie utilisent des parcs de batteries avec des tensions nominales standard de 12 V, 24 V ou 48 V. Une tension nominale plus élevée dans la batterie permet de réduire le courant requis pour la même puissance, de diminuer les pertes dans les câbles et d'améliorer l'efficacité du système.
Onduleurs de puissance
L'onduleur est l'appareil qui convertit le courant continu (CC) généré par les panneaux en courant alternatif (CA) destiné à être utilisé dans le réseau électrique.
Sa tension nominale doit correspondre à celle du système auquel il est connecté, aussi bien en entrée (panneaux ou batteries) qu'en sortie (réseau domestique 230V en Europe ou 120V aux USA).
Importance de la tension nominale dans la conception du système
Le choix de la tension nominale dans un système photovoltaïque impacte plusieurs aspects :
- Efficacité : les systèmes 48 V sont généralement plus efficaces que les systèmes 12 V , car ils nécessitent moins de courant pour la même puissance, réduisant ainsi les pertes.
- Compatibilité : Tous les composants du système (panneaux, batteries, contrôleurs de charge et onduleurs) doivent être conçus pour la même tension nominale.
- Sécurité et coût : des tensions plus élevées signifient des courants plus faibles, ce qui permet l'utilisation de fils plus fins et réduit la surchauffe, mais peut également nécessiter des réglementations de sécurité plus strictes.
Tension nominale dans différents systèmes électriques
La tension nominale varie en fonction du type de courant utilisé dans le système électrique :
Courant alternatif (CA)
Il est utilisé dans les réseaux de distribution électrique haute, moyenne et basse tension, étant la norme dans la fourniture d'électricité aux maisons, aux industries et aux entreprises. Son principal avantage est la facilité avec laquelle il peut être transformé en différents niveaux de tension, permettant une transmission efficace sur de longues distances.
Courant continu (CC)
On le retrouve dans les batteries, les appareils électroniques et les petits électroménagers. Il est également utilisé dans des applications industrielles telles que les systèmes de traction électrique et le stockage d’énergie renouvelable (par exemple, les panneaux solaires et les batteries de secours). Bien que la transmission CC longue distance soit moins courante, elle est utilisée dans les lignes à haute tension dans des projets spécifiques en raison de sa perte d'énergie plus faible par rapport au CA dans certains cas.
Tension nominale dans les câbles
Dans le cas des câbles électriques, la tension nominale indique la tension maximale pour laquelle ils ont été conçus et détermine les niveaux d'isolation requis. On l'exprime normalement sous la forme Uo/U , où :
- Uo est la tension nominale entre un conducteur et la terre.
- U est la tension nominale entre les conducteurs.
Différence de potentiel électrique
La différence de potentiel ( ou tension) est l'énergie nécessaire pour déplacer une charge électrique d'un point à un autre. Elle est mesurée en volts (V) et est influencée par :
- La charge totale sur le système.
-
La distance entre les points de mesure.
-
Les résistances présentes dans le circuit.
La tension peut être mesurée avec un voltmètre et, dans le Système international d'unités (SI) , son unité est le volt (V) .
Ne pas confondre avec le courant nominal
La tension nominale est la tension à laquelle un appareil ou une installation électrique a été conçu pour fonctionner en toute sécurité, tandis que le courant nominal est la quantité maximale de courant qu'un appareil peut gérer sans surchauffer ni être endommagé.
D'une part, la tension nominale est mesurée en volts (V) et dépend du système électrique auquel l'équipement est connecté, tandis que le courant nominal est mesuré en ampères (A) et est déterminé par la charge connectée et la capacité des conducteurs.
Les deux paramètres sont liés à la puissance électrique par la formule P = V × I, mais ils remplissent des fonctions différentes dans la conception et la protection des systèmes électriques.
Tableau avec des exemples de tensions nominales typiques
| Application | Type de courant | Tension nominale |
|---|---|---|
| Réseau électrique domestique | CA | 230 V (Europe) / 120 V (États-Unis) |
| Lignes à haute tension | CA | 110 kV - 400 kV |
| Batteries de voiture | DC | 12V |
| Électronique grand public | DC | 5V (USB), 19V (chargeurs pour ordinateur portable) |
| Systèmes photovoltaïques | DC | 12V, 24V, 48V |