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Auteur(s)
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Roger OTT : Ingénieur senior, EDF Recherche et développement
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avec la collaboration de Jean MARTINON, ingénieur, EDF Recherche et développement
Le bon fonctionnement de la plupart des appareils électriques raccordés au réseau nécessite une alimentation sinusoïdale – à 50 Hz en France. Dans ces conditions, les charges dites passives, comme les résistances de chauffage ou les condensateurs, absorbent un courant périodique à 50 Hz, sinusoïdal.
Mais certains appareils, utilisant pour la plupart l’électronique de puissance, absorbent un courant qui n’est pas sinusoïdal. Ce courant a toujours une fréquence de 50 Hz, mais il est déformé. Lorsqu’il traverse l’impédance du réseau, ce courant produit une déformation de la tension. Ces perturbations se propagent alors à l’ensemble du réseau.
On dit que ces appareils sont non linéaires et qu’ils produisent des courants et des tensions harmoniques.
On parle alors de distorsion harmonique. Dans certains cas, la configuration du réseau peut provoquer une amplification de la distorsion harmonique. La présence de charges non linéaires peut alors entraîner le dysfonctionnement d’autres appareils raccordés à proximité.
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3. Effets
En présence d’harmoniques, la valeur efficace vraie du signal est supérieure à la valeur efficace du seul fondamental (figure 3). Les appareils (comme les disjoncteurs) dimensionnés pour un courant fondamental donné peuvent alors être soumis à de sévères contraintes supplémentaires.
L’effet le plus connu des harmoniques est la destruction de condensateurs ou de disjoncteurs en cas de résonance. Un autre phénomène fréquent dans les réseaux à basse tension est l’échauffement des conducteurs de neutre sous l’effet des courants harmoniques de rang 3.
Les harmoniques peuvent aussi avoir des effets moins visibles, mais tout aussi réels, qui se traduisent par une fatigue accélérée du matériel. On distingue donc les effets instantanés et les effets à terme.
3.1 Effets instantanés
Les effets instantanés concernent principalement les appareils produisant une image (téléviseur, moniteur) ou un son (téléphone, chaîne hi-fi) électronique. La précision de certains équipements de mesure peut être altérée. Des vibrations peuvent apparaître dans les appareils électromagnétiques (transformateur, inductance). Les harmoniques peuvent également entraîner le mauvais fonctionnement de systèmes électroniques.
ce sont principalement les appareils utilisant le passage par zéro de la tension à des fins de synchronisation qui sont affectés par ce phénomène. En effet, la présence de forts taux d’harmoniques peut rendre incertain, voire décaler, le passage par zéro de la tension du réseau (figure 4).
3.2 Effets à terme
Les effets à terme se manifestent après une exposition plus ou moins longue aux harmoniques. Ils sont essentiellement liés à l’échauffement des conducteurs et des composants traversés par des courants déformés et au vieillissement accéléré des isolants soumis à des surtensions. Ces effets concernent essentiellement les condensateurs de compensation d’énergie réactive et les conducteurs de neutre.
Il faut également citer les effets à long terme...
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Effets
ANNEXES
1 Aspects technico-économiques
Dans l’article d’introduction , il est montré que les équipements raccordés à un réseau d’une part, ne doivent pas « trop émettre » de perturbations et d’autre part, ne doivent pas être « trop sensibles » à ces mêmes perturbations. Cette notion double, si elle est simple à exprimer, est par contre plus difficile à mettre en œuvre sur le terrain. En effet, pour un matériel particulier, réduire son émission de perturbation ou/et diminuer sa sensibilité à une perturbation donnée (autrement dit, augmenter son immunité) nécessite l’emploi de dispositifs additionnels (filtres, selfs, circuits particuliers), non nécessaires pour réaliser la fonction première du matériel. La mise en œuvre de ces dispositifs additionnels entraîne, bien entendu, une augmentation des coûts.
Commercialement, l’augmentation du coût d’un matériel ne peut être acceptée par un fabricant que s’il y a partage équitable des contraintes entre tous les acteurs.
Pour les matériels de grande diffusion, ce partage est aujourd’hui réalisé en grande partie grâce aux travaux effectués dans les organismes de normalisation internationaux. De ce fait, on peut dire que...
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