LA POLLUTION HARMONIQUE

1. LA POLLUTION HARMONIQUE BASSE FREQUENCE Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

2. INTRODUCTION QU’EST-CE QUE LA POLLUTION HARMONIQUE ? MISES EN EVIDENCE EXPERIMENTALES CONCLUSION Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

3. LES POLLUEURS LES EFFETS LES REMEDES Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

4. LES POLLUEURS En quoi consiste la pollution harmonique? Qu’est-ce qu’un pollueur? Quels sont les différents pollueurs? Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

5. La POLLUTION est la DEGRADATION D’UNE RESSOURCE. Dans le cas de la pollution harmonique la RESSOURCE est l’ ENERGIE ELECTRIQUE fournie par le réseau E.D.F… Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

6. MER CALME Evolution de la FORME des vagues Le deuxième bateau subit d’avantage la force des vagues Chaque bâteau contribue à l’augmentation de la houle Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

7. 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 . Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

8. LES POLLUEURS En quoi consiste la pollution harmonique? Qu’est-ce qu’un pollueur? Quels sont les différents pollueurs? Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

9. Un POLLUEUR est une CHARGE DEFORMANTE , 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) POLLUEUR v(t) POLLUEUR Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

10. TRANSFORMATEUR REDRESSEUR MOTEUR ASYNCHRONE ORDINATEUR TELEVISION Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

11. TRANSFORMATEUR REDRESSEUR MOTEUR ASYNCHRONE ORDINATEUR TELEVISION Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

12. Micro-informatique Télévision Lampe à ballast électronique i Utilisation Alimentation à découpage : redresseur monophasé à diodes avec filtrage capacitif… Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

13. Machines-outils Appareils électroménagers Ascenseurs i i Utilisation MAS Moteur asynchrone Transformateur Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

14. Variation de vitesse des moteurs à courant continu Variation de vitesse des moteurs synchrones i Utilisation Redresseur triphasé avec filtrage Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

15. à long terme instantanées Réseau avec ou sans condensateur LES EFFETS Les courants harmoniques créés par les charges non linéaires induisent de façon générale : • des pertes par effet Joule supplémentaires • une diminution du facteur de puissance • la création de tensions harmoniques Ces effets peuvent avoir des conséquences Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

16. Ih Z La circulation des courants harmoniques Ih dans les conducteurs et les charges d’impédance Z Source de courant Ih: modèle d’une charge non linéaire Impédance des charges Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

17. Uh Z Ih La circulation des courants harmoniques Ih dans les conducteurs et les charges d’impédance Z engendre des tensions harmoniques Uh selon la loi d’Ohm : Uh = Z Ih Source de courant Ih: modèle d’une charge non linéaire Impédance des charges Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

18. à long terme instantanées Réseau avec ou sans condensateur LES EFFETS Les courants harmoniques créés par les charges non linéaires induisent de façon générale : • des pertes par effet Joule supplémentaires • une diminution du facteur de puissance • la création de tensions harmoniques Ces effets peuvent avoir des conséquences Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

19. L’importance des effets instantanés de la pollution harmonique dépend de la constitution du réseau : Réseau sans condensateur Réseau avec condensateurs Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

20. En l’absence de condensateurs, la pollution est proportionnelle aux courants des pollueurs. Elle reste acceptable si le pollueur est de faible puissance Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

21. L’importance des effets instantanés de la pollution harmonique dépend de la constitution du réseau : Réseau sans condensateur Réseau avec condensateurs Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

22. En présence de condensateurs, il y a un phénomène de résonance car le réseau est inductif Résistance des charges Ih C Fréquence de résonance parallèle R L Frp Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

23. Si Frp = fréquence harmonique de rang n La tension harmonique Uh peut devenir très grande Z Uh Uh = R . Ih Ih R Z () avec R pouvant être très grand Frp f (Hz) Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

24. Cette surtension harmonique peut engendrer des courants harmoniques intenses qui déclenchent les dispositifs de protection qui provoquent la destruction ou l'incendie des condensateurs Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

25. Surcoût de la facture d’électricité car : Les effets instantanés le facteur de puissance diminue Perturbation des lignes à courant faible lorsqu’elles circulent à côté d’une canalisation de distribution électrique Dysfonctionnement des moteurs de supports magnétiques des ordinateurs J’entends mal !!! Perte de stabilité mécanique des moteurs à cause des vibrations dues aux couples pulsatoires Claquage des condensateurs à cause de la résonance Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

26. Ils sont dus à l’augmentation des pertes par effet Joule Les effets à long terme Echauffement des machines tournantes Echauffement du aux pertes cuivre et fer supplémentaires à cause des champs tournants harmoniques dans les conducteurs et pertes en ligne supplémentaires Echauffement des transformateurs du à l’augmentation de l’hystérésis et des courants de Foucault Vieillissement des condensateurs du aux surcharges causées par la résonance sur un rang harmonique Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

27. Les remèdes Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

28. Autres remèdes Il existe plusieurs remèdes contre la pollution harmonique, en voici deux: La protection des condensateurs de compensation un filtrage anti-harmonique Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

29. Le but est de protéger les condensateurs installés sur le réseau contre les surcharges harmoniques Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

30. On installe des inductances anti-harmoniques en série avec le condensateur. La fréquence de résonance du circuit est alors déplacée. Il n ’y a plus résonance sur les harmoniques. Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

31. Autres remèdes Il existe plusieurs remèdes contre la pollution harmonique, en voici deux: La protection des condensateurs de compensation un filtrage anti-harmonique Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

32. Réseau Le but est de dépolluer le réseau lorsque le niveau d’harmoniques est trop élevé. phase neutre pollueur Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

33. Réseau on piège les courants harmoniques dans des court-circuits pour harmoniques Court-circuit harmoniques pollueur Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

34. COMPENSATEUR ACTIF d’harmoniques MGE gamme SineWavec Exemple : Modèle SW 20 • 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 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

35. Principe du compensateur actif Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

36. Charge Convertisseur source Commande M.L.I. CONVERTISSEUR PROPRE Le convertisseur propre absorbe un courant sinusoïdal, il possède une commande M.L.I. Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

37. Couplages particuliers des transformateurs Déclassement des appareils AUTRES REMEDES Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

38. i Approche possible de la pollution harmonique dans le BTS IRIS REDRESSEUR PRESENTATION POWERPOINT EXPERIENCE Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

39. 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 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

40. 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 …. Norme CEI 6 1000-3-2 Le Contrat Emeraude Les usagers s’engagent à limiter leur niveau de pollution EDF s’engage à fournir une énergie de qualité (THD < 8 %) Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

41. Valeur efficace d’un signal périodique quelconque = ¥ n å = 2 Ieff I n = 1 n = ¥ n å I 2 n Facteur de crête = = 2 n 100 THD (%) I 1 I FC = crête I eff Taux global de distorsion CE QU’IL FAUT MESURER Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

42. MATERIEL NECESSAIRE Acquisition informatisée Pince harmonique Boîtier d ’adaptation Multimètre TRMS Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

43. fiche de sécurité femelle BN neutre borne IP2X phase fil de terre boîtier plastique FR Câblage d'un ampèremètre TRMS pour la mesure de la valeur efficace du courant cordons sécurisés FN FICHE TECHNIQUE DU BOITIER DE RACCORDEMENT Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

44. I (mA) FC = 2,4 THD = 158 % f (kHz) Décomposition du courant appelé par un ordinateur Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

45. IEFF ICRETE FC ordinateur 0,66 A 1,60 A 2,4 téléviseur 0,73 A 2,03 A 2,8 pont de Graëtz 1,74 A 5 A 2,87 Comparaison de la pollution créée par différents matériels Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

46. Application du filtrage passif au cas de l’ordinateur Les composants utilisés : • 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 le filtre piège non seulement l’harmonique trois de la charge, mais aussi celui du réseau Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

47. Transformateur à vide Visualisation du courant dans le neutre Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

48. Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

49. L’ ELECTRONIQUE DE PUISSANCE C’ EST BIEN CELA ENTRAINE DES PROBLEMES DE MAIS LA CHASSE AUX POLLUEURS EST OUVERTE POLLUTION HARMONIQUE POUR LE CONFORT DE TOUS Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille