LA POLLUTION HARMONIQUE
BASSE FREQUENCE
5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille
INTRODUCTION
QU’EST-CE QUE LA
POLLUTION HARMONIQUE ? MISES EN EVIDENCE
EXPERIMENTALES
CONCLUSION
POLLUEURS LES LES EFFETS
REMEDES LES
5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille
LES POLLUEURS
En quoi consiste la pollution harmonique?
Quels sont les différents pollueurs?
Qu’est-ce qu’un pollueur?
La POLLUTION est
Dans le cas de la pollution harmonique la
RESSOURCE est
l’ ENERGIE ELECTRIQUE fournie par le réseau E.D.F…
la DEGRADATION D’UNE RESSOURCE .
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MER CALME
Evolution de la FORME
des vagues
Le deuxième bateau subit d’avantage la force des vagues Chaque bâteau contribue à
l’augmentation de la houle
C’est ce qui ce passe pour le courant, l’allure du courant se déforme :
c’est la POLLUTION HARMONIQUE.
Plus il y a d’utilisateurs,
plus la pollution est importante .
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LES POLLUEURS
En quoi consiste la pollution harmonique?
Quels sont les différents pollueurs?
Qu’est-ce qu’un pollueur?
POLLUEUR POLLUEUR
Un POLLUEUR est une CHARGE DEFORMANTE ,
v(t)
c’est-à dire une charge qui, alimentée par une tension sinusoïdale v(t) ,
appelle sur le réseau un courant déformé i(t) (non sinusoïdal) .
i(t)
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REDRESSEUR TRANSFORMATEUR
TELEVISION ORDINATEUR
MOTEUR
ASYNCHRONE
REDRESSEUR TRANSFORMATEUR
ORDINATEUR
MOTEUR
ASYNCHRONE
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Alimentation à découpage : redresseur monophasé à diodes
avec filtrage capacitif…
Micro-informatique Télévision
Lampe à ballast électronique
Utilisation
i
Moteur asynchrone
Transformateur
Utilisation Machines-outils Appareils
électroménagers Ascenseurs
i MAS
i
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Redresseur triphasé avec filtrage
Variation de vitesse des moteurs à courant
continu
Variation de vitesse des moteurs synchrones
Utilisation
i
LES EFFETS
instantanées
à long terme
des pertes par effet Joule supplémentaires
une diminution du facteur de puissance
Ces effets peuvent avoir des conséquences
la création de tensions harmoniques
Réseau avec ou sans condensateur
Les courants harmoniques créés par les charges non linéaires
induisent de façon générale :
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La circulation des courants harmoniques Ih dans les conducteurs et les charges d’impédance Z
Impédance des charges
Z
Source de courant Ih:
modèle d’une
charge non
linéaire
La circulation des courants harmoniques Ih dans les conducteurs et les charges d’impédance Z
Impédance Z des charges
Source de
courant Ih :
modèle d’une
charge non
linéaire
5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille
Les courants harmoniques créés par les charges non linéaires induisent de façon générale :
instantanées
à long terme
des pertes par effet Joule supplémentaires
une diminution du facteur de puissance
Ces effets peuvent avoir des conséquences
la création de tensions harmoniques
Réseau avec ou sans condensateur
LES EFFETS
L’importance des effets instantanés de la pollution harmonique dépend de la constitution du réseau :
Réseau avec condensateurs Réseau sans
condensateur
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En l’absence de condensateurs, la pollution est proportionnelle
aux courants des pollueurs.
Elle reste acceptable si le pollueur est de faible
puissance
L’importance des effets instantanés de la pollution harmonique dépend de la constitution du réseau :
Réseau avec condensateurs Réseau sans
condensateur
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R C L I
hEn présence de condensateurs, il y a un phénomène de
résonance
car le réseau est inductif Résistance des
charges
Si Frp = fréquence harmonique de rang n
La tension harmonique Uh peut devenir très grande
Z
Z ()
Frp R
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Cette surtension harmonique peut engendrer des courants
harmoniques intenses
Les effets instantanés
à courant faible lorsqu’elles circulent à côté d’une canalisation de
distribution électrique J’entends mal !!!
des moteurs de supports magnétiques
des ordinateurs
d’électricité car :
le facteur de puissance diminue
des moteurs à cause des vibrations dues aux
couples pulsatoires des condensateurs
à cause de la résonance
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Les effets à long terme
Ils sont dus à l’augmentation des pertes par effet Joule
du aux surcharges causées par la résonance sur un rang
harmonique
du aux pertes cuivre et fer supplémentaires à cause
des champs tournants harmoniques
dans les conducteurs supplémentaires
du à l’augmentation de
l’hystérésis et des
courants de Foucault
Les remèdes
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Il existe plusieurs remèdes contre la pollution harmonique,
en voici deux:
un filtrage anti-harmonique La protection des
condensateurs de compensation
Autres remèdes
Le but est de protéger les condensateurs installés sur le réseau
contre les surcharges harmoniques
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On installe des inductances anti-harmoniques en série avec le condensateur.
La fréquence de résonance du circuit est alors déplacée.
Il n ’y a plus résonance sur les harmoniques.
Il existe plusieurs remèdes contre la pollution harmonique,
en voici deux:
un filtrage anti-harmonique La protection des
condensateurs de compensation
Autres remèdes
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Réseau
Le but est de dépolluer le réseau lorsque le niveau d’harmoniques est trop élevé.
pollueur phase
neutre
on piège les courants harmoniques dans des court-circuits pour harmoniques
Réseau
pollueur Court-circuit
harmoniques
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COMPENSATEUR ACTIF d’harmoniques MGE
gamme SineWavec
• Compensation globale ou rang par rang des rangs 2 à 25
• Capacité de compensation par phase : 20 A eff
• Capacité de compensation dans le neutre : 60 A eff
Exemple : Modèle SW 20
Principe du compensateur actif
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CONVERTISSEUR PROPRE
Le convertisseur propre absorbe un courant sinusoïdal, il possède
une commande M.L.I.
Charge Convertisseur
source
Commande M.L.I.
AUTRES REMEDES
Couplages particuliers des transformateurs Déclassement des
appareils
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Approche possible de la pollution harmonique dans
le BTS IRIS
REDRESSEUR
EXPERIENCE
PRESENTATION POWERPOINT
i
Savoir effectuer les mesures de pollution harmonique
Détection de la présence de pollution sur un réseau d’alimentation
Mesure de tensions harmoniques
Localisation
des pollueurs Mesure des courants harmoniques
On se réfère aux différentes normes
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Le Contrat Emeraude
Fixe l’émission de courants harmoniques dans les réseaux publics BT pour les appareils de moins de 16 A par phase
I 3 < 2,3 A ….
EDF s’engage à fournir une énergie
de qualité (THD < 8 %) Les usagers
s’engagent à limiter leur
niveau de pollution
Norme CEI 6 1000-3-2
Valeur efficace
d’un signal périodique quelconque
n
n
I n
Ieff
1
2
Facteur de crête
I eff
I crête
F C =
CE QU’IL FAUT MESURER
1
2
2
(%) 100 I I THD
n n
n
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Acquisition informatisée
MATERIEL NECESSAIRE
Pince harmonique Boîtier
d ’adaptation
Multimètre
TRMS
FICHE TECHNIQUE DU
BOITIER DE RACCORDEMENT
neutre
fil de terre phase
boîtier plastique
Câblage d'un ampèremètre TRMS pour la mesure de la F
Rfiche de sécurité femelle
borne IP2X
B
Ncordons sécurisés
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I (mA)
(kHz) f
Décomposition du courant appelé par un ordinateur
F C = 2,4
THD = 158 %
Comparaison de la pollution créée par différents matériels
ordinateur
téléviseur
I EFF I CRETE F C
0,73 A 2,03 A 2,8 0,66 A 1,60 A 2,4
pont de Graëtz 1,74 A 5 A 2,87
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• La bobine typique de laboratoire d’inductance
réglée à L = 1,126 H et de résistance interne r = 12
• Un condensateur non polarisé de capacité C = 1 F
Application du filtrage passif au cas de l’ordinateur
Les composants utilisés :
le filtre piège non seulement l’harmonique trois
de la charge, mais aussi celui du réseau
Visualisation du courant dans le neutre
Transformateur à vide
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