5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille LA POLLUTION...

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

LA POLLUTION HARMONIQUE

BASSE FREQUENCE


INTRODUCTION

QU’EST-CE QUE LA POLLUTION HARMONIQUE ?

MISES EN EVIDENCE EXPERIMENTALES

CONCLUSION


LES POLLUEURS

LES

EFFETS

LES REMEDES


LES POLLUEURS

En quoi consiste la pollution harmonique?

Quels sont les différents pollueurs?

Qu’est-ce qu’un pollueur?


La POLLUTION est

Dans le cas de la pollution harmonique la RESSOURCE est

l’ ENERGIE ELECTRIQUE fournie par le réseau E.D.F…

la DEGRADATION D’UNE RESSOURCE.


MER CALME

Evolution de la FORMEdes vagues

Le deuxième bateau subit d’avantage la force des vagues

Chaque bâteau contribue à l’augmentation de la houle


C’est ce qui ce passe pour le courant, l’allure du courant se déforme :

c’est la POLLUTION HARMONIQUE.

Plus il y a d’utilisateurs,

plus la pollution est importante .


LES POLLUEURS

En quoi consiste la pollution harmonique?

Quels sont les différents pollueurs?

Qu’est-ce qu’un pollueur?


POLLUEUR

POLLUEUR

Un POLLUEUR est une CHARGE DEFORMANTE ,

v(t)

c’est-à dire une charge qui, alimentée par une tension sinusoïdale v(t) ,

appelle sur le réseau un courant déformé i(t) (non sinusoïdal) .

i(t)


REDRESSEUR

TRANSFORMATEUR

TELEVISION ORDINATEUR

MOTEURASYNCHRONE


Alimentation à découpage : redresseur monophasé à diodes

avec filtrage capacitif…

Micro-informatique

Télévision

Lampe à ballast électronique

Utilisationi


Moteur asynchrone

Transformateur

UtilisationMachines-outils

Appareils électroménagers

Ascenseurs

MASi

i


Redresseur triphasé avec filtrage

Variation de vitesse des moteurs à courant continu

Variation de vitesse des moteurs synchrones

Utilisationi


LES EFFETS

instantanées

à long terme

des pertes par effet Joule supplémentaires une diminution du facteur de puissance

Ces effets peuvent avoir des conséquences

la création de tensions harmoniques

Réseau avec ou sans condensateur

Les courants harmoniques créés par les charges non linéaires induisent de façon générale :


La circulation des courants harmoniques Ih dans les conducteurs et les charges d’impédance Z

Impédance

des chargesZ

Source de courant Ih: modèle d’une charge non linéaire


La circulation des courants harmoniques Ih dans les conducteurs et les charges d’impédance Z

ZImpédance

des charges

Source de courant Ih : modèle d’une charge non linéaire


Les courants harmoniques créés par les charges non linéaires induisent de façon générale :

instantanées

à long terme

des pertes par effet Joule supplémentaires une diminution du facteur de puissance

Ces effets peuvent avoir des conséquences

la création de tensions harmoniques

Réseau avec ou sans condensateur

LES EFFETS


L’importance des effets instantanés de la pollution harmonique dépend de la constitution du réseau :

Réseau avec condensateurs

Réseau sans condensateur


En l’absence de condensateurs, la pollution

est proportionnelle aux courants des pollueurs.

Elle reste acceptable si le pollueur est de faible

puissance


L’importance des effets instantanés de la pollution harmonique dépend de la constitution du réseau :

Réseau avec condensateurs

Réseau sans condensateur


R LC Ih

En présence de condensateurs, il y a un

phénomène de résonance

car le réseau est inductif

Résistance des charges


Si Frp = fréquence harmonique de rang n

La tension harmonique Uhpeut devenir très grande

Z

f (Hz)

Z ()

Frp

R


Cette surtension harmonique peut engendrer des courants harmoniques

intenses


Les effets instantanés

à courant faible lorsqu’elles circulent à

côté d’une canalisation de distribution électrique J’entends

mal !!!

des moteurs de supports magnétiques

des ordinateurs

d’électricité car :le facteur de

puissance diminue

des moteurs à cause des vibrations dues aux

couples pulsatoires

des condensateursà cause de la résonance


Les effets à long terme

Ils sont dus à l’augmentation des

pertes par effet Joule

du aux surcharges causées par la

résonance sur un rang harmonique

du aux pertes cuivre et fer supplémentaires à cause

des champs tournants harmoniques

dans les conducteurs

supplémentaires

du à l’augmentation de l’hystérésis et des

courants de Foucault


Les remèdes


Il existe plusieurs remèdes contre la pollution harmonique,

en voici deux:

un filtrage anti-harmonique

La protection des condensateurs de compensation

Autres remèdes


Le but est de protéger les condensateurs installés sur le réseau

contre les surcharges harmoniques


On installe des inductances anti-harmoniquesen série avec le condensateur.

La fréquence de résonance du circuit est alors déplacée. Il n ’y a plus résonance sur les harmoniques.


Il existe plusieurs remèdes contre la pollution harmonique,

en voici deux:

un filtrage anti-harmonique

La protection des condensateurs de compensation

Autres remèdes


Réseau

Le but est de dépolluer le réseau lorsque le niveau d’harmoniques est trop élevé.

pollueur

phase

neutre


on piège les courants harmoniques dans des court-circuits pour harmoniques

RéseaupollueurCourt-circuit

harmoniques


COMPENSATEUR ACTIF d’harmoniques MGE

gamme SineWavec

• Compensation globale ou rang par rang des rangs 2 à 25

• Capacité de compensation par phase : 20 A eff

• Capacité de compensation dans le neutre : 60 A eff

Exemple : Modèle SW 20


Principe du compensateur actif


CONVERTISSEUR PROPRE

Le convertisseur propre absorbe un courant sinusoïdal, il possède

une commande M.L.I.

ChargeConvertisseur

source

Commande M.L.I.


AUTRES REMEDES

Couplages particuliers des transformateurs

Déclassement des appareils


Approche possible de la pollution harmonique dans

le BTS IRIS

REDRESSEUR

EXPERIENCE

PRESENTATION POWERPOINT

i


Savoir effectuer les mesures

de pollution harmonique

Détection de la présence de pollution sur un

réseau d’alimentation

Mesure de tensions harmoniques

Localisation des pollueurs

Mesure des courants harmoniques

On se réfère aux différentes normes


Le Contrat Emeraude

Fixe l’émission de courants harmoniques

dans les réseaux publics BT pour les appareils de moins de 16 A par phase

I3 < 2,3 A ….

EDF s’engage à fournir une énergie

de qualité (THD < 8 %)

Les usagers s’engagent

à limiter leur niveau

de pollution

Norme CEI 6 1000-3-2


Valeur efficace d’un signal périodique

quelconque

n

n

nIIeff1

2

Facteur de crête

effI

IcrêteFC =

CE QU’IL FAUT MESURER

1

2

2

100(%) I

ITHD

n

nn

Taux global de distorsion


Acquisition informatisée

MATERIEL NECESSAIRE

Pince harmonique

Boîtier d ’adaptation

Multimètre TRMS


FICHE TECHNIQUE DU BOITIER DE RACCORDEMENT

neutre

fil de terrephase

boîtier plastique

Câblage d'un ampèremètre TRMS pour la mesure de la valeur efficace du courant

FR

FN

fiche de sécurité femelle

borne IP2X

BN

cordons sécurisés


I (mA)

(kHz)f

Décomposition du courant appelé par un ordinateur

FC = 2,4

THD = 158 %


Comparaison de la pollution créée pardifférents matériels

ordinateur

téléviseur

IEFF ICRETE FC

0,73 A 2,03 A 2,8

0,66 A 1,60 A 2,4

pont de Graëtz 1,74 A 5 A 2,87


• La bobine typique de laboratoire d’inductance réglée à L = 1,126 H et de résistance interne r = 12

• Un condensateur non polarisé de capacité C = 1 F

Application du filtrage passif au cas de l’ordinateur

Les composants utilisés :

le filtre piège non seulement l’harmonique trois de la charge, mais aussi celui du réseau


Visualisation du courant dans le neutre

Transformateur à vide


L’ ELECTRONIQUE DE PUISSANCE

C’ EST BIEN

POUR LE CONFORT DE TOUS

MAIS CELA ENTRAINE DES PROBLEMES DE

LA CHASSE AUX

POLLUEURS EST OUVERTE

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