Dans les systèmes électriques modernes, HarmoniqueLes harmoniques deviennent un problème de plus en plus préoccupant. Elles pourraient être la cause cachée de la surchauffe des équipements, de l'augmentation des pertes de puissance, voire de dysfonctionnements du système. Mais que sont exactement les harmoniques, d'où viennent-elles et comment les gérer ? Examinons cela de plus près.

Que sont les harmoniques ?

Dans un monde idéal, les formes d'onde de la tension et du courant dans un système électrique seraient des sinusoïdes parfaites. Mais en réalité, ces formes d'onde sont souvent déformées par divers appareils électriques. Cette déformation peut être décomposée en une série de sinusoïdes dont la fréquence est un multiple entier de la fréquence fondamentale. Ces composantes de fréquence plus élevée sont appelées harmoniques.

Sources d'harmoniques

Les principales sources d'harmoniques sont non-Charge linéaires:
- Les charges linéaires (comme les résistances, les inductances et les condensateurs) absorbent le courant de manière à correspondre à la forme d'onde de la tension, ce qui permet de conserver des formes d'onde nettes.
- Les charges non linéaires (comme les variateurs de vitesse, les redresseurs, les ordinateurs et les adaptateurs) déforment la forme d'onde du courant, introduisant des harmoniques dans le système.

Effets des harmoniques

Les harmoniques ne se contentent pas de perturber les formes d'onde. Elles peuvent engendrer des problèmes réels et concrets :
- Surchauffe des équipements, réduisant leur durée de vie.
- Dysfonctionnement des composants électroniques sensibles.
- Déclenchement intempestif des dispositifs de protection.
- Facteur de puissance plus faible et factures d'électricité plus élevées.

Gestion des harmoniques

Voici quelques solutions courantes :
- Sélection d'équipements à faible production d'harmoniques.
- Installation de filtres harmoniques (actifs ou passifs).
- Concevoir des systèmes avec des connexions de transformateur appropriées.
- Surveillance et gestion régulière des niveaux harmoniques.

Estimation de la capacité requise pour les filtres de puissance actifs (APF)

En pratique, le dimensionnement précis de la capacité d'un filtre actif de puissance (FAP) est crucial pour une réduction efficace des harmoniques. Selon les bonnes pratiques du secteur de la qualité de l'énergie, deux approches sont couramment utilisées pour estimer la capacité nécessaire au filtrage des harmoniques :

(1) Méthode de compensation centralisée

Cette méthode est généralement utilisée pour le traitement centralisé des harmoniques en fonction de la capacité du transformateur et de sa classification industrielle. Le courant harmonique (Ih) peut être calculé à l'aide de la formule :

Ih = (S × K) / (√3 × U) × √(1 + THDi2) × THDi

Où:
- S : Capacité nominale du transformateur
- U : Tension secondaire du transformateur
- THDi : Distorsion harmonique totale du courant
- K : Facteur de charge du transformateur

Taux de distorsion harmonique typiques par secteur d'activité :

(2) Méthode de rémunération distribuée

Cette approche repose sur les caractéristiques des charges et des équipements locaux. Le courant harmonique est calculé à l'aide de :

Ih = K × IN × (THDi / √(1 + THDi2))

Où:
- IN : Courant nominal de l'équipement
- THDi : Distorsion harmonique totale du courant
- K : Facteur de charge du transformateur

Ces formules sont précieuses pour concevoir une atténuation efficace des harmoniques à l'aide de APF.