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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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2. Origine des distorsions
Les appareils électroniques sont les principaux responsables de la pollution harmonique, mais les autres charges du réseau peuvent également y contribuer.
2.1 Émission en tension
Les machines synchrones et les transformateurs saturés sont des sources de tensions harmoniques. Les niveaux harmoniques produits par ces sources restent toujours inférieurs au pour-cent. Certains équipements destinés à la compensation des creux de tension (alimentations sans interruption – ASI – de conception rudimentaire) produisent également des harmoniques de tension sur leur réseau aval.
HAUT DE PAGE2.2 Émission en courant
Les charges non linéaires se comportent comme des sources de courants harmoniques, en ce sens que les courants émis ne dépendent pas de l’impédance du réseau auquel l’appareil est raccordé. C’est le cas de la plupart des appareils à base d’électronique de puissance mais aussi des appareils à arc électrique (fours à arc, machines à souder), des petits moteurs asynchrones et de certains moyens d’éclairage (lampes fluorescentes et à vapeur haute pression). Chaque source d’harmoniques est caractérisée par le spectre du courant qu’elle absorbe.
La figure 2 montre le spectre du courant absorbé par un redresseur à 6 thyristors et par un redresseur à 12 thyristors (filtrage inductif côté continu dans les deux cas).
Les redresseurs triphasés à 6 thyristors (ponts de Graëtz) produisent des courants harmoniques de rangs h = 6k ± 1 (k en entier). Pour un filtrage inductif de la charge, l’amplitude des courants harmoniques est donnée par I h – I 1 / h (où I 1 est le courant fondamental). Les ponts à 12 thyristors produisent les rangs de la forme h = 12k ± 1 (k entier).
Les courants harmoniques émis par les convertisseurs à filtrage capacitif sont généralement beaucoup plus intenses. Pour plus d’information à ce sujet, on se reportera à l’article traitant...
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Origine des distorsions
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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