Qualité de l’énergie et harmoniques dans les installations industrielles

 

Un guide complet et une introduction aux produits APF et SVG d'Intonepower

 

Résumé : En milieu industriel, les courants harmoniques générés par des sources nonCharge linéaireLes harmoniques peuvent engendrer des problèmes importants tels qu'une fiabilité réduite des équipements et une durée de vie plus courte. Cet article explore les sources d'harmoniques, leurs effets sur les installations industrielles et les solutions potentielles. Il présente également les solutions avancées d'Intonepower.Filtre de puissance active (APF) et Générateur statique de puissance réactive (SVG) produits pour une gestion optimale de la qualité de l’énergie.

 

Introduction

 

Les harmoniques des systèmes électriques constituent une préoccupation croissante dans les installations industrielles. Ce document examine les causes et les conséquences des courants et tensions harmoniques, identifie les normes industrielles applicables et discute de l'impact des condensateurs de correction du facteur de puissance sur les harmoniques ainsi que des solutions possibles. Il présente également les produits de pointe APF et SVG d'Intonepower.

 

Effets des harmoniques sur les installations industrielles

 

Les charges non linéaires injectent des courants harmoniques dans le système qui, lorsqu'ils traversent les impédances du système, créent une distorsion de tension. Cela peut entraîner une réduction de la fiabilité de fonctionnement et de la durée de vie des équipements. Les problèmes potentiels incluent :

 

Surchauffe des transformateurs

 

Les pertes par courants de Foucault dans les enroulements et autres pertes parasites dans les transformateurs augmentent avec le carré de la fréquence du courant de charge. Les harmoniques dans le courant de charge contribuent de manière significative à l’échauffement du transformateur.

 

Mauvais fonctionnement de l'équipement

 

Les disjoncteurs, les variateurs de vitesse, les automates programmables et autres équipements peuvent ne pas fonctionner correctement dans un environnement harmonieux. La distorsion de tension peut entraîner une mesure inexacte des signaux d'entrée de commande, entraînant des problèmes tels que des horloges rapides, des fluctuations et des oscillations dans les systèmes de contrôle de la vitesse du moteur, ainsi que des dysfonctionnements des disjoncteurs. Cela peut également réduire la capacité des équipements électroniques à résister aux baisses de tension et aux interruptions momentanées.

 

Défaillance des condensateurs de correction du facteur de puissance

 

La présence de condensateurs de correction du facteur de puissance dans le système peut exacerber les problèmes d'harmoniques. Un condensateur peut faire résonner le système à proximité d'une fréquence harmonique, entraînant une distorsion de haute tension et/ou de courant qui peut endommager le condensateur ou provoquer des fonctionnements intempestifs des fusibles/disjoncteurs du condensateur.

 

Sources d'harmoniques

 

Il existe trois grandes classes d'éléments non linéaires dans les systèmes électriques :

 

Appareils saturables

 

Les transformateurs, les moteurs et les inductances à noyau de fer entrent dans cette catégorie. Les harmoniques sont générées en raison des caractéristiques de magnétisation non linéaire de ces appareils. Alors que les transformateurs peuvent subir une saturation à des tensions plus élevées, entraînant une augmentation du contenu harmonique dans le courant magnétisant, les moteurs et les inductances à noyau de fer sont moins susceptibles d'être des sources d'harmoniques importantes en raison de caractéristiques de conception spécifiques.

 

Dispositifs d'arc

 

Les fours à arc, les soudeuses à arc et les éclairages à décharge avec ballasts magnétiques sont des exemples de dispositifs à arc. Les fours à arc sont connus pour être des producteurs d’harmoniques de grande capacité. L'éclairage à décharge contribue également aux problèmes d'harmonie.

 

Variateurs de vitesse réglables

 

Les variateurs de vitesse sont une source majeure d'harmoniques dans les installations industrielles. Ils peuvent être classés en fonction du type de moteur utilisé (DC ou AC) et du type d'onduleur (VSI ou CSI). Différents types de variateurs ont des caractéristiques harmoniques et des solutions potentielles différentes, telles que l'utilisation de selfs de ligne CA et la prise en compte de l'annulation des harmoniques.

 

Produits APF et SVG d'Intonepower

 

Intonepower propose des produits APF et SVG de pointe pour résoudre les problèmes de qualité de l'énergie dans les installations industrielles.

 

Filtre de puissance active (APF)

 

L'APF est conçu pour filtrer dynamiquement les courants harmoniques, réduisant ainsi la distorsion de tension et améliorant la qualité de l'énergie. Il surveille en permanence le système électrique et injecte des courants de compensation pour annuler les courants harmoniques générés par les charges non linéaires. Cela se traduit par une fiabilité accrue des équipements, une durée de vie plus longue et des performances globales améliorées du système électrique.

 

 

Générateur de variables statiques (SVG)

 

Le SVG est un dispositif électronique de puissance flexible qui assure une compensation dynamique de la puissance réactive. Il aide à maintenir un profil de tension stable, réduit les pertes de puissance et améliore le facteur de puissance. En répondant rapidement aux changements des conditions de charge, le SVG améliore la stabilité et l'efficacité du système électrique.

 

 

Harmoniques et facteur de puissance

 

Le facteur de puissance est une mesure de l’efficacité de l’utilisation de l’énergie. Dans les systèmes avec harmoniques, deux facteurs de puissance sont définis : le facteur de puissance réel (TPF) et le facteur de puissance de déplacement (DPF). Les harmoniques peuvent avoir un impact négatif sur le facteur de puissance, entraînant des pénalités de la part des services publics. Cependant, les produits Intonepower peuvent contribuer à améliorer le facteur de puissance et à réduire les niveaux d'harmoniques, minimisant ainsi le risque de pénalités.

 

Évaluation de l'impédance du système

 

La distorsion de tension provoquée par les courants harmoniques est fonction de l'impédance du système électrique. Comprendre l'impédance du système est crucial pour évaluer l'impact des harmoniques et mettre en œuvre des solutions efficaces. Les batteries de condensateurs et les filtres d'harmoniques peuvent avoir un impact significatif sur l'impédance du système.

 

Effet des banques de condensateurs sur l'impédance du système

 

Les batteries de condensateurs peuvent provoquer une résonance parallèle lorsque l'impédance de la combinaison parallèle du condensateur et du transformateur/réactance approche l'infini. Cela peut conduire à une distorsion haute tension et à des courants de circulation importants. Cependant, les charges résistives du système peuvent fournir un amortissement pour éviter des tensions et des courants catastrophiques. Un condensateur peut également introduire une résonance en série, ce qui augmente le courant de service d'un condensateur et peut provoquer des fonctionnements intempestifs des fusibles ou une défaillance du condensateur.

 

Effet des filtres harmoniques sur l'impédance du système

 

Les filtres coupe-bande à accord unique sont couramment utilisés pour supprimer les harmoniques. Ils peuvent également être conçus pour fournir une correction du facteur de puissance. En détournant les courants harmoniques vers le filtre, ils réduisent la distorsion de tension et améliorent la qualité de l'énergie. La conception des filtres est un processus itératif qui doit répondre aux normes de l'industrie.

 

Résumé

 

Cet article a fourni un aperçu complet des harmoniques des systèmes électriques dans les installations industrielles, y compris leurs sources, leurs effets et leurs solutions. Les produits APF et SVG d'Intonepower offrent des solutions efficaces pour la gestion de la qualité de l'énergie, garantissant un fonctionnement fiable des équipements industriels et un système électrique stable. Pour en savoir plus sur les solutions de qualité d’énergie, n’hésitez pas à nous contacter : sales@intonepower.com