Lycée Jean Monnet T er ELEEC HARMONIQUES Électrotechniqe Date : Contexte : Désirex de réaliser des économies d énergie, on remplace les lampes à incandescence d logement associé à notre zone de prodction, par des lampes à économie d énergie. 1 lampe à incandescence : 2.1 - Mesres : Corant : I 183 ma 2.2 - Relevés : Allres des signax : Tension : sinsoïdale Corant : sinsoïdal Harmoniqes : Le signal intensité est essentiellement composé de : - la fondamentale (50Hz). Harmoniqes Page 1/7
2 lampe à économie d énergie (florescente): 2.1 Mesres : Corant : I 150 ma 2.2 Relevés : Allre des signax (oscilloscope) : Tension : sinsoïdale Corant : alternatif, non sinsoïdal Harmoniqes (oscilloscope) : Le signal intensité est essentiellement composé de : - la fondamentale (50Hz). - l harmoniqe de rang 3 (80%) - l harmoniqe de rang 5 (52%) - l harmoniqe de rang 7 (30%) - l harmoniqe de rang 9 (23%) - l harmoniqe de rang 11 (20%) - Harmoniqes Page 2/7
Le contrôler Flke 41 permet, en pls de l affichage des harmoniqes comme ci-desss, de connaître : - en % la valer d signal par rapport à la valer totale d signal (fondamentale harmoniqes), - en % la valer d signal par rapport à la fondamentale (comme ci-desss), - la fréqence d signal por chaqe rang - le déphasage d signal de chaqe rang par rapport à la fondamentale H1 H3 H5 H7 H9 H11 100% 82% 51% 29% 24% 20% 67.4% 54.8% 34% 19% 16.4% 13.6% 31-118 113 4-95 150 50Hz 150Hz 250Hz 350Hz 450Hz 550Hz Harmoniqe de rang n % par rapport à la fondamentale % par rapport à la valer totale Déphasage i / U Fréqence d signal 3 Signification des relevés : 3.1 Lampe à incandescence : Le signal corant est sinsoïdal, déphasé o non, non déformé : l oscilloscope indiqe qe la totalité d signal est de rang 1 (fondamentale) 3.2 Lampe à économie d énergie (florescente) : Le signal corant n est pls sinsoïdal. Cette déformation indiqe la présence d harmoniqes. 4 Constittion d signal : On démontre q n signal déformé est le résltat de la somme de signax fondamentax, de fréqence et de niveax différents. (tilisation d logiciel «Harmoniqes» téléchargeable sr RESELEC) i Fondamentale 50 Hz harmoniqe rang 3 i 3 Harmoniqes Page 3/7
harmoniqe rang 5 i 5 harmoniqe rang 7 i 7 harmoniqe rang 9 i 9 harmoniqe rang 11 i 11 Harmoniqes Page 4/7
5 Mesres complémentaires : En pls de spectre des harmoniqes, le contrôler donne les valers sivantes : Valers Explications 18W Pissance P active totale 30 VA Pissance S apparente totale 0,59 PF Facter de pissance P/S avec totes les harmoniqes ( λ ) 10 VAR Pissance réactive Q fondamentale 0,86 DPF Cos ϕ fondamental (P/S fondamentales) 0,13 A RMS Intensité efficace 0,40 A PK Intensité crête 73% THD-R Valer efficace des harmoniqes / valer efficace totale 110% THD-F Valer efficace des harmoniqes / Valer efficace fondamentale 2,96 CF Facter de crête TH : tax de distorsion harmoniqe. Il donne ne mesre de l inflence thermiqe de l ensemble des harmoniqes. THD 100 n n 2 ( Y Y1 n 2 ) Y n : valer efficace de la composante déformée de rang n Y 1 : valer efficace d fondamental CF : facter de crête. Rapport entre la valer maxi et la valer efficace Imax(1/2 période) Fc Fc IRMS Le facter de crête d n signal sinsoïdal est 2. PF : Facter de pissance. Rapport entre les pissances active P et apparente S. λ P S DPF : Facter de déphasage. Rapport entre les granders fondamentales P 1 et S 1. 1 cosϕ 1 S P 1 Ces dex termes ne sont égax qe si les corants et les tensions sont sinsoïdax Facter de déformation : Rapport entre le facter de pissance et le cos ϕ. v λ cosϕ1 Harmoniqes Page 5/7
6 Conséqences : Distribtion triphasée : Lampes à incandescence Lampes à économie d énergie N N I N I N L1 L1 I 1 I 1 L2 V 1 L2 V 1 L3 L3 Visalisation de I N Visalisation de I N Mesre de I Mesre de I I 1 183 ma I 1 ma I N ma I N ma Conclsion : En cas de présence d harmoniqes, notamment de rang 3, le corant dans le netre n est pas nl, même en cas de montage étoile éqilibré. Harmoniqes Page 6/7
Les effets : Matériels Effets Limites Condensaters de pissance Echaffement, vieillissement prématré (claqage), résonance I < 1,3 In (THD < 83%), o U < 1,1 Un por 12 h/j en HTB o 8h/j en BT Moters Transformaters Pertes et échaffements spplémentaires. Rédction des possibilités d tilisation à pleine charge. Cople plsatoire (vibrations, fatige mécaniqe). Nisances sonores. Pertes (ohmiqe fer) et échaffements spplémentaires. Vibrations mécaniqes. Nisances sonores. Facter de variation harmoniqe selon norme CEI 892 < o à 2% Disjoncters Déclenchements intempestifs (dépassement des valers crêtes de la tension). U h / U1 < o 6 à 12% Câbles Pertes diélectriqes et ohmiqes spplémentaires (particlièrement dans le netre en cas de présence d harmoniqes de rang 3). THD < o à 10% U h / U 1 < o à 5% Ordinaters Trobles fonctionnels U h / U 1 < o à 5% Electroniqe de pissance Trobles liés à la forme d onde (commtation, synchronisation). Les remèdes : Por limiter l inflence des corants ds ax harmoniqes, les soltions à adopter sont : - l emploi de transformaters D/y (triangle / étoile) en BTA/BTA por isoler les génératers d harmoniqes, - la mise en place de filtres de rang 3 et 5 sr les variaters et alimentations à décopage, montage en série avec les condensaters d ne indctance anti-harmoniqes, - la non-tilisation d schéma TNC des liaisons à la terre. Harmoniqes Page 7/7