Pourquoi 3ème harmonique Surcharge des conducteurs neutres par le courant ?

Comprendre les courants de 3e harmonique

Dans un système électrique triphasé à quatre fils, les courants des phases s'additionnent généralement et retournent par le conducteur neutre. Lorsqu'il s'agit de Charge linéaireLe déphasage de 120° entre les courants sinusoïdaux de chaque phase garantit que leur somme vectorielle est minimale, voire nulle dans un système parfaitement équilibré. De ce fait, le courant neutre est soit faible, soit inexistant, ce qui permet d'utiliser un conducteur neutre de même section que les conducteurs de phase sans risque de surcharge.

Cependant, ce scénario change radicalement lorsque des charges non linéaires sont introduites.

Le défi des charges non linéaires

Les charges non linéaires, telles que celles alimentées par les alimentations à découpage (SMPS) utilisées dans les ordinateurs et les moniteurs, se comportent différemment. Ces charges consomment du courant sous forme d'impulsions étroites plutôt que sous forme d'onde continue. Plus précisément, ces impulsions ont une largeur inférieure à 60 degrés, ce qui signifie que lorsqu'une phase consomme du courant, les deux autres phases ne le sont pas. Cela n'entraîne aucune annulation du courant dans le conducteur neutre, ce qui fait que chaque impulsion sur une phase se traduit directement par une impulsion sur le neutre.

Même si les courants de phase des charges non linéaires telles que SMPS sont équilibrés en termes d'ampères RMS (Root Mean Square), la valeur efficace du courant neutre peut toujours atteindre √3 fois la valeur efficace du courant de phase. Cela se produit parce qu’il y a trois fois plus d’impulsions de courant dans le neutre que dans n’importe quelle phase. Si ces impulsions dépassent 60 degrés en largeur et se chevauchent, une certaine annulation peut se produire, mais le courant neutre sera toujours important en raison des composantes de fréquence plus élevées, en particulier la 3ème harmonique.

Le rôle de la 3ème harmonique

Le courant de 3ème harmonique est particulièrement gênant dans ces systèmes. Cela se produit à trois fois la fréquence fondamentale : 180 Hz dans un système à 60 Hz. Comme le montre la figure 7-1, alors que le courant linéaire effectue deux cycles, le courant neutre non linéaire effectue six cycles dans le même laps de temps, mettant en évidence l'impact de la 3ème harmonique.

Ce courant de 3ème harmonique s'accumule dans le conducteur neutre, entraînant potentiellement une surchauffe et une surcharge si le conducteur neutre n'est pas correctement dimensionné. Ce problème est particulièrement prononcé dans les bâtiments plus anciens, où l’infrastructure n’a peut-être pas été conçue pour gérer des niveaux aussi élevés de courants harmoniques.

Résoudre le problème : le rôle de Filtres de puissance actifs (APF)

Dans les nouvelles constructions, ce problème est souvent atténué en doublant le courant admissible du conducteur neutre. Cependant, dans les installations existantes, la modernisation du système électrique pour augmenter la taille du conducteur neutre est souvent peu pratique et coûteuse. C’est là que les filtres de puissance actifs (APF) entrent en jeu en tant que solution très efficace.

Comment nos APF gèrent les courants harmoniques

Nos APF sont conçus pour détecter et contrecarrer les courants harmoniques en temps réel. En surveillant en permanence la forme d'onde du courant, nos APF peuvent injecter un courant de compensation qui annule les harmoniques générées par les charges non linéaires. Ce processus réduit considérablement le courant de 3ème harmonique dans le conducteur neutre, évitant ainsi les surcharges et améliorant la stabilité globale du système électrique.

Avantages de nos APF

• Suppression des harmoniques en temps réel : Nos APF s'adaptent dynamiquement aux conditions actuelles, offrant une atténuation immédiate des courants harmoniques, y compris la 3ème harmonique gênante.

• Fiabilité améliorée du système : En réduisant le contenu harmonique dans le conducteur neutre, nos APF protègent l'infrastructure électrique de la surchauffe et des pannes potentielles.

• Solution rentable : L'installation de nos APF est une solution beaucoup plus économique et moins perturbatrice que la mise à niveau de l'ensemble du système électrique pour gérer des courants neutres plus élevés.

• Efficacité énergétique améliorée : Avec des courants harmoniques réduits, l’efficacité globale du système électrique s’améliore, entraînant une consommation d’énergie inférieure et des coûts d’exploitation réduits.

Conclusion

L’augmentation des charges non linéaires dans les systèmes électriques modernes a mis au premier plan le défi des courants de 3e harmonique, notamment en ce qui concerne leur impact sur les conducteurs neutres. Même si les méthodes traditionnelles, telles que l’augmentation de la taille du conducteur neutre, sont efficaces dans les nouvelles constructions, elles ne sont souvent pas réalisables dans les installations existantes. Nos filtres de puissance actifs offrent une solution robuste en temps réel pour gérer ces courants harmoniques, améliorant ainsi la fiabilité et l'efficacité du système.

Pour plus d'informations sur la façon dont nos filtres antiparasites peuvent aider à gérer les courants harmoniques et à protéger votre système électrique, visitez notre site web : www.intonepower.com, n'hésitez pas à nous contacter : sales@intonepower.com.