Petite théorie des harmoniques

3. harmoniques

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5. harmoniques

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7. harmoniques

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11. harmoniques
Somme d'une oscillation sinusoïdale avec des harmoniques superposées


3e harmonique

Caractéristiques: Les harmoniques divisibles par 3 (3ème, 9ème, 15ème, etc.) sont générés par des charges asymétriques et des générateurs d’harmoniques monophasés tels que les immeubles de bureaux, les hôpitaux, les éditeurs de logiciels, les banques ou les entreprises équipées d’installations de soudage biphasées.

Effets: Les harmoniques du 3e ordre en particulier s’additionnent, en raison de leurs caractéristiques, dans le conducteur neutre et provoquent des contraintes thermiques sur ce conducteur et les conducteurs voisins. Cela peut provoquer des courts-circuits et des incendies et constitue donc un danger pour la vie et l’intégrité corporelle.

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5e, 7e, 11e harmonique

Caractéristiques: Les harmoniques non divisibles par 3 (5e, 7e, 11e, 13e, etc.) sont générés par des générateurs d’harmoniques triphasés tels que les convertisseurs de fréquence à 6 ou 12 impulsions, les convertisseurs de courant (pour les entraînements à courant continu), les onduleurs (par ex. des installations photovoltaïques), les fours à arc électrique et à induction, les installations de soudage triphasées ou un très grand nombre de blocs d’alimentation à découpage dans une zone de réseau. Effets : Les harmoniques de ces ordres augmentent globalement le courant total et sollicitent l’ensemble du réseau et les équipements qui y sont raccordés, sans entraîner une puissance efficace sur le consommateur. Ils entraînent des pertes de fer dans les transformateurs et les moteurs. Les conséquences sont un mauvais rendement, une surchauffe des composants, un risque d’incendie accru et, en raison de la consommation d’énergie inutilement élevée, un bilan CO2 nettement moins bon. Les harmoniques provoquent des couples oscillants dans les moteurs et des surtensions, elles influencent les caractéristiques de coupure des disjoncteurs et entraînent des déclenchements intempestifs. Au total, il en résulte des violations des normes de réseau combinées à la suppression des droits de garantie vis-à-vis des fabricants de machines, des pannes de commandes, une durée de vie réduite des appareils et des installations, un flattopping, une augmentation des émissions sonores des transformateurs et des consommateurs, une augmentation des pertes de puissance et donc des augmentations de température des dispositifs de transmission électriques tels que les lignes et les transformateurs.

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Oscillation sinusoïdale déformée par des harmoniques

Caractéristiques: La superposition d’ondes sinusoïdales de fréquences et d’amplitudes différentes provoque une tension déformée et déstabilisée (voir illustrations de gauche). Ceci n’est qu’un exemple pour visualiser l’effet de chaque ordre sur la tension alternative appliquée. Une combinaison simultanée d’harmoniques ‘divisibles par 3’ et ‘non divisibles par 3’ n’est pas possible d’un point de vue purement physique – en un point de mesure commun. Répercussions: Même s’il s’agit là d’un exemple purement visuel, spécialement consacré à la thématique des harmoniques, nos ingénieurs électriciens voient presque quotidiennement des distorsions de tension très similaires dans les réseaux réels industriels les plus divers.
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