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Les harmoniques (les causes)

LES CAUSES

Dans la passé, les récepteurs étaient dit "linéaires" ce qui signifie que la forme du courant consommé était identique à celui de la tension. Il y avait donc à chaque instant une relation de proportionnalité entre la tension et l'intensité. C'est le cas des résistances parfaites (résistance de chauffage, lampe à filament etc ..) Pour les moteurs triphasés par exemple, lorsque la tension et l'intensité sont sinusoïdaux il existe quand même un déphasage entre les deux grandeurs dans le temps. Vu que les signaux sont supposés parfaitement sinusoïdaux, on parle de Cos φ pour exprimer ce déphasage.

De nos jours, la présence de l'électronique de puissance aussi bien dans le milieu industriel, tertiaire que domestique entraine des courants qui n'ont plus la même forme que la tension. Ceci est du aux récepteurs « non linéaires » soumis à une tension sinusoïdal et qui n'absorbe pas un courant sinusoïdal. Il n'y a donc plus de relation proportionnelle entre tension et intensité enfin, de façon simple et précise. Vu que les courants consommés par les récepteurs « non-linéaires » ne sont pas sinusoïdaux on ne peut plus parler de Cos φ. On parle alors de facteur de puissance. Vu les confusions qu'il existe entre  Cos φ et facteur de puissance, les constructeurs se sont mis d'accord sur une nouvelle désignation dite DPF (Displacement Power Factor). Le DPF est le cosinus entre entre les fondamentaux du courant et la tension.

3.1° Appareils générateurs d'harmoniques

Comme dit précédemment, ce sont surtout les appareils utilisant de l'électronique de puissance qui sont responsables des harmoniques. On retrouve, entre autre :
  • Les redresseurs qui convertissent du courant alternatif en courant continu. On, les retrouve dans les alimentations d'ordinateurs, variateurs de vitesse, ballasts, four à induction, imprimantes etc…
  • Les gradateurs à angle de phase qui font varier un signal pour en changer la tension et le courant. On les retrouve dans les fours électriques, les régulateurs de puissance, les démarreurs progressifs de moteurs ou plus simplement dans certains variateurs d'éclairage de lampe.
  • Les appareils générant des arcs électriques notamment pour la soudure industrielle mig, mag, tig etc..
 
Certains appareils d'éclairage comme les tubes fluos, les lampes à vapeur notamment celles au sodium et au mercure.

3.2° Formes des courants déformés


On parle de courant déformé sans en avoir vu l'aspect. Il est donc important d'en voir les différentes représentations pour chaque type d'appareil cités ci-dessus.

 
Récepteurs résistifs parfait (linéaire)
recepteur_parfait.gif
Appareils d'éclairage (non-linéaire) : Tubes fluos, lampes à vapeur de mercure / sodium
non_lineaire.gif
Redresseurs d'alimentation à découpage (non-linéaire) : Alimentation d'ordinateurs, ballasts électronique
non_lineaire_decouplage.gif
Redresseurs à thyristors (non-linéaire) : Variateurs de vitesse
non_lineaire_variateur.gif
Gradateurs à angle de phase :
gradateur_angle_de_phase.gif
 

Cas particuliers des alimentations d'ordinateurs

Comme vu précédemment, on s'aperçoit que le courant consommé par une alimentation d'ordinateurs n'est pas du tout sinusoïdal cependant, il faut remettre les choses à leurs places. Depuis    2001, toutes les alimentations d'ordinateurs vendues dans l'union européenne doivent être équipées d'un circuit PFC (Power Factor Correction). Ce circuit est constitué d'un convertisseur et d'un condensateur d'environ 200 µF. Ce circuit sert à avoir un courant consommé le plus sinusoïdal possible pour justement éviter les harmoniques. Il supprime donc les dissymétries qu'il peut y avoir dans les bobinages de l'alimentation. Voici les courbes que l'on pouvait trouver sur les anciennes alimentations sans PFC :

sans_pfc.gif
La courbe 1 représentant la tension et la courbe 2, le courant consommé.

Voici le résultat avec un circuit PFC :
avec_pfc.gif
Comme on peut le voir, le courant n'a plus du tout la même forme. Il est quasi sinusoïdal et donc, réduit les harmoniques générées.
 

Date de création : 05/11/2009 20:05
Dernière modification : 09/11/2009 18:54
Catégorie : - Perturbations électriques
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