Harmoniques courant tension
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Question Forum Électricité : Harmoniques courant tension
Bonjour à tous !
Dans l'industrie, quelle est concrètement la différence entre les harmoniques de courant et les harmoniques de tension ?
En pièce jointe ce que préconise la norme en terme de pourcentage dans les installations industrielles.
Dans le cas d'un filtrage actif (via un système de compensation avec self anti-harmonique), traite t-on les harmoniques de courant ou de tension ?
Merci.
Pour agrandir l'image, cliquez dessus.
Dans l'industrie, quelle est concrètement la différence entre les harmoniques de courant et les harmoniques de tension ?
En pièce jointe ce que préconise la norme en terme de pourcentage dans les installations industrielles.
Dans le cas d'un filtrage actif (via un système de compensation avec self anti-harmonique), traite t-on les harmoniques de courant ou de tension ?
Merci.
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28 mai 2019 à 10:37
Réponse 1 d'un contributeur du forum électricité
Harmoniques courant tension
Bonjour. Les harmoniques définissent le taux de distorsion d'une tension ou d'un courant par rapport à leur forme d'origine sinusoïdale pure.
Toute grandeur périodique est la somme de grandeurs sinusoïdales de fréquences multiples de la grandeur fondamentale (Cf. Fourier). C'est ainsi que suivant la symétrie de la représentation instantanée de la grandeur on peut avoir affaire à des harmoniques pairs et (ou) impairs. Il y a des règles mathématiques faciles à utiliser pour montrer qu'un signal possède des harmoniques de nature particuliere.
Par exemple, la présence d'harmoniques de courant impairs en triphasé peut générer du courant dans le neutre de valeur efficace très significative. Voir le document proposé en lien.
C'est ainsi que la tension de sortie de variateurs MLI est telle que les premiers harmoniques de tension sont de rang 11 ou 13. Chaque composante de tension induit des courants de même fréquence, ce qui minimise ainsi la production de courants harmoniques.
Pour ce qui concerne la compensation des harmoniques il existe des moyens particuliers pour les minimiser. Des filtres actifs savent générer ce qu'il faut comme intensité instantanée de façon à annuler toute composante harmonique.
On ne peut rentrer dans les détails ici. On peut vous conseiller certains cahiers techniques Schneider Electric qui traitent ces sujets de façon compréhensive.
Les singularités de l’harmonique
Par nature, une inductance anti-harmonique agit sur le courant. On sait que la réactance est proportionnelle à la fréquence. Cela a pour effet de minimiser les courants harmoniques d'autant plus que leur rang est important.
A vous d'approfondir ce sujet intéressant. Il vaut mieux avoir un bon niveau mathématique initial.
Cordialement.
Toute grandeur périodique est la somme de grandeurs sinusoïdales de fréquences multiples de la grandeur fondamentale (Cf. Fourier). C'est ainsi que suivant la symétrie de la représentation instantanée de la grandeur on peut avoir affaire à des harmoniques pairs et (ou) impairs. Il y a des règles mathématiques faciles à utiliser pour montrer qu'un signal possède des harmoniques de nature particuliere.
Par exemple, la présence d'harmoniques de courant impairs en triphasé peut générer du courant dans le neutre de valeur efficace très significative. Voir le document proposé en lien.
C'est ainsi que la tension de sortie de variateurs MLI est telle que les premiers harmoniques de tension sont de rang 11 ou 13. Chaque composante de tension induit des courants de même fréquence, ce qui minimise ainsi la production de courants harmoniques.
Pour ce qui concerne la compensation des harmoniques il existe des moyens particuliers pour les minimiser. Des filtres actifs savent générer ce qu'il faut comme intensité instantanée de façon à annuler toute composante harmonique.
On ne peut rentrer dans les détails ici. On peut vous conseiller certains cahiers techniques Schneider Electric qui traitent ces sujets de façon compréhensive.
Les singularités de l’harmonique
Par nature, une inductance anti-harmonique agit sur le courant. On sait que la réactance est proportionnelle à la fréquence. Cela a pour effet de minimiser les courants harmoniques d'autant plus que leur rang est important.
A vous d'approfondir ce sujet intéressant. Il vaut mieux avoir un bon niveau mathématique initial.
Cordialement.
28 mai 2019 à 11:54
Réponse 2 d'un contributeur du forum électricité
Harmoniques courant tension
Bonjour GL et merci de votre réponse.
A vrai dire je traîne ce sujet depuis des mois, étant jeune apprenti j'ai à peu près épluché l'ensemble des sites internet et j'ai questionné mes professeurs, mes collègues ou encore des constructeurs de filtres sur le sujet.
Résultat : Des gens à peu près sûr de ce qu'ils racontent mais toujours autant de versions différentes…
Un des gros débat que je mène avec ces derniers est le suivant : Si on a des harmoniques de courant > à celui indiqué sur la norme (10%) mais des harmoniques de tension correcte. Y a t-il lieu de faire un traitement ?
Cordialement.
A vrai dire je traîne ce sujet depuis des mois, étant jeune apprenti j'ai à peu près épluché l'ensemble des sites internet et j'ai questionné mes professeurs, mes collègues ou encore des constructeurs de filtres sur le sujet.
Résultat : Des gens à peu près sûr de ce qu'ils racontent mais toujours autant de versions différentes…
Un des gros débat que je mène avec ces derniers est le suivant : Si on a des harmoniques de courant > à celui indiqué sur la norme (10%) mais des harmoniques de tension correcte. Y a t-il lieu de faire un traitement ?
Cordialement.
28 mai 2019 à 13:23
Réponse 3 d'un contributeur du forum électricité
Harmoniques courant tension
Ok. Ce sont les charges non linéaires qui génèrent des courants déformés. L'électronique de puissance sait fabriquer des courants instantanés qui, s'ajoutant au courant consommé, rendent le courant fourni par le réseau pratiquement sinusoïdal, avec un facteur de puissance proche de 1. Ce sont des compensateurs actifs.
Un courant présentant un THD important peut créer des surchauffes de transformateurs, des dysfonctionnements d'appareillages de sécurité, et conduit aussi à surdimensionner les conducteurs.
C'est pour cela qu'il n'est pas bon qu'un courant présente un THD important ; cela définit aussi les limites acceptables détaillées dans les normes.
Les harmoniques de tension sont d'autant plus faibles que l'impédance de la source est faible vu du point de l'utilisation.
C'est pour cela que l'on compense les courants, pas les tensions.
Pour revenir aux tensions MLI, ce sont les lois de modulation du découpage qui font que les premiers harmoniques apparaissent pour des rangs élevés.
Cordialement.
Un courant présentant un THD important peut créer des surchauffes de transformateurs, des dysfonctionnements d'appareillages de sécurité, et conduit aussi à surdimensionner les conducteurs.
C'est pour cela qu'il n'est pas bon qu'un courant présente un THD important ; cela définit aussi les limites acceptables détaillées dans les normes.
Les harmoniques de tension sont d'autant plus faibles que l'impédance de la source est faible vu du point de l'utilisation.
C'est pour cela que l'on compense les courants, pas les tensions.
Pour revenir aux tensions MLI, ce sont les lois de modulation du découpage qui font que les premiers harmoniques apparaissent pour des rangs élevés.
Cordialement.
28 mai 2019 à 13:48
Réponse 4 d'un contributeur du forum électricité
Harmoniques courant tension
Merci pour votre réponse.
Donc si je comprends bien un vieux variateur de moteur induira plus d'harmonique qu'un variateur MLI imitant bien une courbe sinusoïdale ?
Il me semblait bien que les harmoniques de courant avaient leur importance, une grosse société dont je ne citerai pas le nom m'a dimensionné des systèmes de compensations en se basant uniquement sur les THDu ce qui n'a donc pas de sens.
Cordialement.
Donc si je comprends bien un vieux variateur de moteur induira plus d'harmonique qu'un variateur MLI imitant bien une courbe sinusoïdale ?
Il me semblait bien que les harmoniques de courant avaient leur importance, une grosse société dont je ne citerai pas le nom m'a dimensionné des systèmes de compensations en se basant uniquement sur les THDu ce qui n'a donc pas de sens.
Cordialement.
28 mai 2019 à 16:48
Réponse 5 d'un contributeur du forum électricité
Harmoniques courant tension
Bien reçu. Un vieux variateur de moteur, soit. Mais de quel type ? Monophasé ou triphasé ?
La tension de sortie MLI d'un variateur de fréquence est décomposable en série de Fourier ; on trouve alors le fondamental de la tension, puis des harmoniques de rang impairs d'ordre 11 ou 13 au minimum (13 il me semble) et d'amplitude très faible ; on peut aussi regarder la tension avec un analyseur de spectre (certains oscilloscopes présentent cette possibilité, on voit alors une belle raie correspondant au fondamental, la raie suivante étant d'ordre 13 avec peu d'amplitude.. Cela produit un THD de tension très faible. Ensuite, quand on regarde le courant en ligne on voit une sinusoïde fondamentale assez peu déformée, d'où un THD de courant faible aussi.
Pour ce qui est des charges non linéaires comme une alimentation à découpage d'ordinateur, le courant comprend un fondamental et des harmoniques de rang impair avec un H3 très fort. Une expérience facile à faire consiste à monter 3 alimentations en étoile chargée chacune par le même rhéostat. On regarde le courant absorbé en ligne, vous demandez à votre auditoire quel sera le courant dans le neutre car la charge équivalente est équilibrée. L'auditoire répond 0 car il connait son cours, et c'est alors la grande surprise qu'on vous laisse deviner après avoir lu le document Schneider Electric.
La grosse société a répondu à un cahier des charges, et ici on ne peut en dire plus.
Toujours est-il qu'un analyseur de réseau est capable de visualiser et quantifier toutes les grandeurs. C'est un appareil indispensable pour qui gravite dans l'utilisation de l'énergie impliquant des dispositifs de grande puissance.
Cordialement.
La tension de sortie MLI d'un variateur de fréquence est décomposable en série de Fourier ; on trouve alors le fondamental de la tension, puis des harmoniques de rang impairs d'ordre 11 ou 13 au minimum (13 il me semble) et d'amplitude très faible ; on peut aussi regarder la tension avec un analyseur de spectre (certains oscilloscopes présentent cette possibilité, on voit alors une belle raie correspondant au fondamental, la raie suivante étant d'ordre 13 avec peu d'amplitude.. Cela produit un THD de tension très faible. Ensuite, quand on regarde le courant en ligne on voit une sinusoïde fondamentale assez peu déformée, d'où un THD de courant faible aussi.
Pour ce qui est des charges non linéaires comme une alimentation à découpage d'ordinateur, le courant comprend un fondamental et des harmoniques de rang impair avec un H3 très fort. Une expérience facile à faire consiste à monter 3 alimentations en étoile chargée chacune par le même rhéostat. On regarde le courant absorbé en ligne, vous demandez à votre auditoire quel sera le courant dans le neutre car la charge équivalente est équilibrée. L'auditoire répond 0 car il connait son cours, et c'est alors la grande surprise qu'on vous laisse deviner après avoir lu le document Schneider Electric.
La grosse société a répondu à un cahier des charges, et ici on ne peut en dire plus.
Toujours est-il qu'un analyseur de réseau est capable de visualiser et quantifier toutes les grandeurs. C'est un appareil indispensable pour qui gravite dans l'utilisation de l'énergie impliquant des dispositifs de grande puissance.
Cordialement.
28 mai 2019 à 18:37
Réponse 6 d'un contributeur du forum électricité
Harmoniques courant tension
Bonsoir à tous.
Il y a un ouvrage aux éditions Dunod "Qualité des réseaux électriques et efficacité énergétique" intéressant à lire.
Cordialement.
Il y a un ouvrage aux éditions Dunod "Qualité des réseaux électriques et efficacité énergétique" intéressant à lire.
Cordialement.
28 mai 2019 à 21:48
Réponse 7 d'un contributeur du forum électricité
Harmoniques courant tension
Merci à vous.
Encore une chose, j'ai aussi vu que les batteries de compensation amplifient également les harmoniques par phénomène de résonance si le calibre est mal choisi :
Fréquence propre de résonance : h0 = Racine(Scc/Q)
Dans un de mes cas : h0 = Racine(6.8MVA/200KVAR) = 5.9
Fréquence propose de résonance de mon système: f0 = 50Hz * 5.9 = 295Hz
Pas loin de l'harmonique de rang 5 (250Hz) !
Pensez-vous que dans ce cas il peut être intéressant de surdimensionner la batterie ? Ou bien un filtre actif ferait l'affaire, ou bien les deux ?
Cordialement.
Encore une chose, j'ai aussi vu que les batteries de compensation amplifient également les harmoniques par phénomène de résonance si le calibre est mal choisi :
Fréquence propre de résonance : h0 = Racine(Scc/Q)
Dans un de mes cas : h0 = Racine(6.8MVA/200KVAR) = 5.9
Fréquence propose de résonance de mon système: f0 = 50Hz * 5.9 = 295Hz
Pas loin de l'harmonique de rang 5 (250Hz) !
Pensez-vous que dans ce cas il peut être intéressant de surdimensionner la batterie ? Ou bien un filtre actif ferait l'affaire, ou bien les deux ?
Cordialement.
29 mai 2019 à 09:49
Réponse 8 d'un contributeur du forum électricité
Harmoniques courant tension
Bien reçu. Désolé, mais on ne peux reprendre des calculs qui demandent à revoir en profondeur la théorie.
La formule que vous citez, h0 = Racine(Scc/Q), est une formule pratique simplifiée à partir de données non explicitées.
En physique on se méfie toujours de ce type de formule, s’apparentant à une recette sans justification.
Et reprendre de but en blanc la théorie nécessite un effort conséquent et beaucoup de temps. Comme pour le sport, il faut être "chaud", bref, être "dedans".
Là on est plutôt dehors.
On ne peut donc ici connaître l'origine de l'expression et dans quels cas elle s'applique.
Votre question ne pourra pas avoir de réponse dans le cadre du forum qui est, rappelons le, un lieu d'entraide bricolage, malgré des contributions qui abordent quand il le faut des notions de théorie spécifiques.
Cordialement
La formule que vous citez, h0 = Racine(Scc/Q), est une formule pratique simplifiée à partir de données non explicitées.
En physique on se méfie toujours de ce type de formule, s’apparentant à une recette sans justification.
Et reprendre de but en blanc la théorie nécessite un effort conséquent et beaucoup de temps. Comme pour le sport, il faut être "chaud", bref, être "dedans".
Là on est plutôt dehors.
On ne peut donc ici connaître l'origine de l'expression et dans quels cas elle s'applique.
Votre question ne pourra pas avoir de réponse dans le cadre du forum qui est, rappelons le, un lieu d'entraide bricolage, malgré des contributions qui abordent quand il le faut des notions de théorie spécifiques.
Cordialement
29 mai 2019 à 11:01
Réponse 9 d'un contributeur du forum électricité
Harmoniques courant tension
Je cite mes sources :
Risques de résonance liés au traitement des harmoniques
Je comprends, je clos donc le sujet, merci pour vos réponses elles m'ont bien aidé.
Cordialement.
Risques de résonance liés au traitement des harmoniques
Je comprends, je clos donc le sujet, merci pour vos réponses elles m'ont bien aidé.
Cordialement.
29 mai 2019 à 11:08
Réponse 10 d'un contributeur du forum électricité
Harmoniques courant tension
Bien compris. Votre dernière contribution évoque le relèvement du facteur de puissance à l'aide de batteries de condensateurs, qui est différent du sujet initial ; ce qui justifie mon interrogation.
On sait effectivement que des phénomènes de résonance peuvent se produire ; mais c'est une autre étude très spécifique. Fort intéressante néanmoins, mais qui sort du cadre du forum. A envisager en formation ingé type Supelec ou équivalent.
Et il fait beau dehors.
Cordialement.
On sait effectivement que des phénomènes de résonance peuvent se produire ; mais c'est une autre étude très spécifique. Fort intéressante néanmoins, mais qui sort du cadre du forum. A envisager en formation ingé type Supelec ou équivalent.
Et il fait beau dehors.
Cordialement.
29 mai 2019 à 11:55
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