Effets harmoniques dans les systèmes électriques, leurs causes et leurs dommages

À mesure que l’énergie électrique, l’énergie la plus utilisée dans le monde de la technologie, augmente, l’utilisation d’une énergie de qualité devient l’un des sujets les plus importants.

L’énergie électrique idéale est une énergie fournie à tension constante, à fréquence constante et sous forme sinusoïdale. Cependant, dans la pratique, les utilisateurs ne peuvent pas atteindre cette énergie idéale ; ils peuvent en revanche réduire au minimum les effets qui dégradent la qualité de l’énergie.

Alors qu’il existe de nombreuses situations qui dégradent la qualité de l’énergie (fluctuations de tension, énergie réactive, harmoniques, utilisation de charges non linéaires, déséquilibre entre phases, transitoires, etc.), dans cet article nous aborderons le concept d’harmonique, l’une des causes les plus importantes.

L’harmonique est une altération de la forme sinusoïdale de l’électricité. Les types de charges aujourd’hui très utilisés, tels que les ordinateurs, les lampes fluorescentes, les circuits à thyristors, les cartes électroniques, les moteurs, les variateurs, les redresseurs et les onduleurs, provoquent la formation de composantes harmoniques dans le système électrique. Ci-dessous, le graphique 1 présente la forme sinusoïdale pure, c’est-à-dire le graphique de l’énergie de qualité idéale, et le graphique 2 montre l’énergie altérée en raison des effets harmoniques.

Comme on peut le voir, la forme sinusoïdale pure a été déformée en raison de la présence des composantes harmoniques figurant dans le graphique 2. Les composantes harmoniques réduisent la qualité de l’énergie électrique et provoquent des pannes du système ainsi qu’une surcharge.

Quels sont les dommages causés par les effets harmoniques ?

Les composantes harmoniques imposent une charge supplémentaire au système électrique, ce qui entraîne une surchauffe des câbles et des transformateurs ainsi qu’une augmentation des pertes. De plus,

Surchauffe et perforation des condensateurs

Observation de chutes de tension

Apparition d’un état de résonance sur le réseau

Déclenchements intempestifs des interrupteurs différentiels et des disjoncteurs

Réduction de la durée de vie des appareils électroniques et pannes

Augmentation des pertes et échauffement des moteurs

Absorption d’un courant excessif par le conducteur neutre

On observera des effets tels que le déclenchement des fusibles placés en amont des condensateurs.

Afin de prévenir ces effets, il faut d’abord mesurer et analyser le système électrique, puis utiliser des filtres actifs ou passifs adaptés au système.

Avec les analyseurs d’énergie Sigma, il est possible d’effectuer des mesures très précises des paramètres énergétiques. Les principaux paramètres mesurables sont les valeurs moyenne, max, min de tension et de courant, la fréquence, la puissance active – la puissance réactive – la puissance apparente, le facteur de puissance, les valeurs de demande active et réactive du courant, la distorsion harmonique totale (THD) du courant et de la tension, ainsi que la mesure du courant et de la tension harmoniques en pourcentage jusqu’à l’harmonique 31.

Les filtres harmoniques Sigma sont des composants de circuit qui protègent le système de compensation en ramenant les harmoniques pouvant apparaître dans les installations à des niveaux déterminés. Les réacteurs de filtre harmonique sont connectés en série avec les condensateurs et, de ce fait, ;

Ils empêchent les condensateurs de tirer des courants excessifs au moment de leur mise en circuit.

Élimine les risques de surcharge causés par la résonance.

Prolonge la durée de vie des condensateurs, car les problèmes d’échauffement et d’isolation pouvant être causés par les harmoniques diminuent.

Empêche la surcharge des lignes électriques et l’échauffement des câbles de l’installation

Comme les harmoniques du réseau diminueront, il aide à protéger les appareils électroniques sensibles (tels que les ordinateurs, CNC, PLC) des effets perturbateurs causés par les harmoniques.