Transcript LA POLLUTION HARMONIQUE BASSE FREQUENCE 5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille INTRODUCTION QU’EST-CE QUE LA POLLUTION HARMONIQUE ? MISES EN EVIDENCE EXPERIMENTALES CONCLUSION 5

LA POLLUTION HARMONIQUE
BASSE FREQUENCE
5 juin 2002
Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille
INTRODUCTION
QU’EST-CE QUE LA
POLLUTION HARMONIQUE ?
MISES EN EVIDENCE
EXPERIMENTALES
CONCLUSION
5 juin 2002
Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille
LES
POLLUEURS
LES
EFFETS
LES
REMEDES
5 juin 2002
Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille
LES POLLUEURS
En quoi consiste la pollution harmonique?
Qu’est-ce qu’un pollueur?
Quels sont les différents pollueurs?
5 juin 2002
Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille
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…
5 juin 2002
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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
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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 .
5 juin 2002
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LES POLLUEURS
En quoi consiste la pollution harmonique?
Qu’est-ce qu’un pollueur?
Quels sont les différents pollueurs?
5 juin 2002
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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
5 juin 2002
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TRANSFORMATEUR
REDRESSEUR
TELEVISION
5 juin 2002
MOTEUR
ASYNCHRONE
ORDINATEUR
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TRANSFORMATEUR
REDRESSEUR
TELEVISION
5 juin 2002
MOTEUR
ASYNCHRONE
ORDINATEUR
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Alimentation à découpage :
redresseur monophasé à diodes
avec filtrage capacitif…
Micro-informatique
i
Utilisation
Télévision
Lampe à ballast
électronique
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Moteur asynchrone
i
MAS
Transformateur
Machines-outils
Utilisation
Appareils
électroménagers
Ascenseurs
i
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Redresseur triphasé avec filtrage
i
Utilisation
Variation de vitesse des
moteurs à courant
continu
Variation de vitesse des
moteurs synchrones
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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
instantanées
à long terme
Réseau avec ou
sans condensateur
5 juin 2002
Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille
La circulation des courants harmoniques Ih dans
les conducteurs et les charges d’impédance Z
Impédance
des charges
5 juin 2002
Z
Source de
courant Ih:
modèle d’une
charge non
linéaire
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La circulation des courants harmoniques Ih dans
les conducteurs et les charges d’impédance Z
Impédance
des charges
5 juin 2002
Z
Source de
courant Ih :
modèle d’une
charge non
linéaire
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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
instantanées
à long terme
Réseau avec ou
sans condensateur
5 juin 2002
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L’importance des effets instantanés de la pollution
harmonique dépend de la constitution du réseau :
Réseau sans
condensateur
5 juin 2002
Réseau avec
condensateurs
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En l’absence de condensateurs,
la pollution est proportionnelle
aux courants des pollueurs.
Elle reste acceptable si le
pollueur est de faible
puissance
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L’importance des effets instantanés de la pollution
harmonique dépend de la constitution du réseau :
Réseau sans
condensateur
5 juin 2002
Réseau avec
condensateurs
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En présence de condensateurs,
il y a un phénomène de
résonance
car le réseau est inductif
Résistance des
charges
R
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C
L
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Ih
Si Frp = fréquence harmonique
de rang n
La tension harmonique Uh
peut devenir très grande
Z
R
Z
()
Frp
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f
(Hz)
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Cette surtension harmonique
peut engendrer des courants
harmoniques intenses
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d’électricité car :
Les effets
instantanés
le facteur de
puissance diminue
des moteurs de
supports magnétiques
des ordinateurs
à courant faible
lorsqu’elles circulent à
côté d’une canalisation de
distribution électrique
des moteurs à cause
des vibrations dues aux
couples pulsatoires
des condensateurs
à cause de la résonance
5 juin 2002
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J’entends
mal !!!
Ils sont dus à
l’augmentation des
pertes par effet Joule
Les effets à long
terme
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
du aux surcharges
causées par la
résonance sur un rang
harmonique
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Les remèdes
5 juin 2002
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Il existe plusieurs remèdes contre
la pollution harmonique,
en voici deux:
La protection des
condensateurs de compensation
un filtrage anti-harmonique
Autres remèdes
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Le but est de protéger les condensateurs
installés sur le réseau
contre les surcharges harmoniques
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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.
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Il existe plusieurs remèdes contre
la pollution harmonique,
en voici deux:
La protection des
condensateurs de compensation
un filtrage anti-harmonique
Autres remèdes
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Le but est de dépolluer le réseau lorsque
le niveau d’harmoniques est trop élevé.
phase
neutre
Réseau
pollueur
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on piège les courants harmoniques
dans des court-circuits pour harmoniques
Réseau
Court-circuit
harmoniques
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pollueur
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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
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Principe du compensateur actif
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CONVERTISSEUR PROPRE
Le convertisseur propre absorbe
un courant sinusoïdal, il possède
une commande M.L.I.
Convertisseur
Charge
source
Commande M.L.I.
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AUTRES REMEDES
Déclassement des
appareils
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Couplages
particuliers des
transformateurs
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Approche possible de la
pollution harmonique dans
le BTS IRIS
i
REDRESSEUR
PRESENTATION
POWERPOINT
EXPERIENCE
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Savoir effectuer les mesures
de pollution harmonique
Détection de la présence
de pollution sur un
réseau d’alimentation
Localisation
des pollueurs
Mesure de tensions
harmoniques
Mesure des courants
harmoniques
On se réfère aux différentes normes
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Norme CEI 6 1000-3-2
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 ….
Le Contrat Emeraude
Les usagers
s’engagent
à limiter leur
niveau
de pollution
5 juin 2002
EDF s’engage à
fournir une énergie
de qualité
(THD < 8 %)
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Ieff =
n =
I
Valeur efficace
d’un signal périodique
quelconque
2
n
n =1
CE QU’IL FAUT
MESURER
n =
THD (%) = 100
 In
2
n =2
Facteur de crête
I1
FC =
Taux global de distorsion
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Icrête
I eff
MATERIEL NECESSAIRE
Acquisition
informatisée
Pince
harmonique
Boîtier
d ’adaptation
Multimètre
TRMS
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FICHE TECHNIQUE DU
BOITIER DE RACCORDEMENT
fiche de sécurité
femelle
BN
neutre
borne IP2X
phase
fil de terre
boîtier plastique
FR
cordons sécurisés
FN
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Câblage d'un ampèremètre
TRMS pour la mesure de la
valeur efficace du courant
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Décomposition du courant
appelé par un ordinateur
I (mA)
FC = 2,4
THD = 158 %
f
(kHz)
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Comparaison de la pollution créée par
différents matériels
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
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2,87
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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
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Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille
Transformateur à vide
Visualisation du courant dans le neutre
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Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille
5 juin 2002
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L’ ELECTRONIQUE DE PUISSANCE
C’ EST BIEN
MAIS CELA ENTRAINE DES PROBLEMES DE
POUR LE CONFORT DE TOUS
LA CHASSE AUX
POLLUEURS EST OUVERTE
5 juin 2002
Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille