Puissances, Énergies, Perturbations – présentation du 24/0305 - 1...

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  • Puissances, nergies, Perturbations prsentation du 24/0305 - 1 PUISSANCESNERGIESPERTURBATIONSPUISSANCESNERGIESPERTURBATIONS Cr par Marie-Aude MASSIN Alain KOHLER Chef de Produits Chef de March Prsentation S.WOLFF ET L. PITOIZET
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  • Puissances, nergies, Perturbations prsentation du 24/0305 - 2 LES CHARGES LINEAIRES LES CHARGES LINEAIRES Hier, la majorit des charges utilises sur le rseau lectrique taient des charges dites LINAIRES : charges appelant un courant de forme identique la tension, cest dire quasi sinusodal comme les convecteurs lectriques ou encore les lampes incandescences. HIER
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  • Puissances, nergies, Perturbations prsentation du 24/0305 - 3 LES CHARGES DEFORMANTES LES CHARGES DEFORMANTES Les rcepteurs prsents dforment les signaux lectriques du courant et de la tension. Les rcepteurs prsents dforment les signaux lectriques du courant et de la tension. AUJOURDHUI Les signaux analyss sloignent de lallure sinusodale de dpart. Les signaux analyss sloignent de lallure sinusodale de dpart.
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  • Puissances, nergies, Perturbations prsentation du 24/0305 - 4 LE SPECTRE HARMONIQUE LE SPECTRE HARMONIQUE Un signal dform est la somme des signaux sinusodaux, d'amplitudes, de frquences et multiples de la frquence du signal fondamentale. Dcomposition harmonique dun signal dform.
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  • Puissances, nergies, Perturbations prsentation du 24/0305 - 5 LE SPECTRE HARMONIQUE (suite) LE SPECTRE HARMONIQUE (suite) Rcepteurs consomment de l'nergie ractive
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  • Puissances, nergies, Perturbations prsentation du 24/0305 - 6
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  • Puissances, nergies, Perturbations prsentation du 24/0305 - 7 LA PROBLMATIQUE LA PROBLMATIQUE Conclusion : Cette tension dforme est commune tous les autres rcepteurs du rseau. Elle est prjudiciable au bon fonctionnement de l'ensemble des rcepteurs raccords sur ce rseau. Conclusion : Cette tension dforme est commune tous les autres rcepteurs du rseau. Elle est prjudiciable au bon fonctionnement de l'ensemble des rcepteurs raccords sur ce rseau. Prsence de charges dformantes Courant dform Courant dform x Impdance interne des gnrateurs Tensions harmoniques = Tensions harmoniques = Tension non sinusodale =
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  • Puissances, nergies, Perturbations prsentation du 24/0305 - 8 EFFETS DES HARMONIQUES EFFETS DES HARMONIQUES Effets immdiats Pertes par effet Joule Dgradation du facteur de puissance Rduction de la puissance des moteurs Surcharges des cbles, transformateurs et moteurs Disjonctions intempestives Augmentation du bruit dans les moteurs Surdimensionnement de certains composants : conducteur du neutre, d'alimentation, batteries de condensateurs Rduction de la dure de vie des moteurs Rduction de la dure de vie des transformateurs Vieillissement acclr des isolants et des dilectriques Effets moyen et long terme
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  • Puissances, nergies, Perturbations prsentation du 24/0305 - 9 COS ET FACTEUR DE PUISSANCE COS ET FACTEUR DE PUISSANCE Le cosinus est le dphasage entre la fondamentale "Tension" et la fondamentale " Courant" dans le cas de signaux non dforms. Le cosinus est le dphasage entre la fondamentale "Tension" et la fondamentale " Courant" dans le cas de signaux non dforms. Puissance active : P = U x I x cos Puissance apparente : = U x I = cos
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  • Puissances, nergies, Perturbations prsentation du 24/0305 - 10 La charge non linaire, lorsquelle est soumise une tension sinusodale, absorbe un courant dit "dform" : il ny a plus proportionnalit entre courant et tension. On intgre dans cette formule la puissance dite DFORMANTE DFORMANTE qui traduit les effets de la distorsion harmonique. COS ET FACTEUR DE PUISSANCE (suite) FACTEUR DE PUISSANCE Le cosinus nest plus applicable, on parle alors de : FACTEUR DE PUISSANCE
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  • Puissances, nergies, Perturbations prsentation du 24/0305 - 11 VOUS AVEZ DIT ENERGIE REACTIVE ! VOUS AVEZ DIT ENERGIE REACTIVE !
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  • Puissances, nergies, Perturbations prsentation du 24/0305 - 12 INTRT DU RELEVEMENT DU INTRT DU RELEVEMENT DU FACTEUR DE PUISSANCE FACTEUR DE PUISSANCE Une rduction de la chute de tension de ligne La compensation dnergie ractive apporte : Un allgement de la facturation pour labonn Une augmentation de la puissance disponible sur linstallation Une diminution des pertes
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  • Puissances, nergies, Perturbations prsentation du 24/0305 - 13 QUE FAIRE ? QUE FAIRE ? Compenser l'installation grce l'adjonction de batteries de condensateurs Formule : Qc = P ( tan - tan ') ' S S' P activ e Q' Qc Q Rduire le taux dharmoniques
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  • Puissances, nergies, Perturbations prsentation du 24/0305 - 14 PRINCIPAUX PHENOMENES PRINCIPAUX PHENOMENES Les phnomnes de rsonance proviennent de la prsence dlments capacitifs et ractifs sur le rseau dalimentation lectrique (ligne, transformateur, capacit de relvement de facteur de puissance) Les risques : Destruction des condensateurs de compensation dnergie ractive Les phnomnes de rsonance Ils gnrent des amplitudes leves sur certains rangs harmoniques (rangs 5 et 7 par exemple).
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  • Puissances, nergies, Perturbations prsentation du 24/0305 - 15 Les chauffements dans les conducteurs et quipements lectriques Les conducteurs lectriques vhiculent les courants harmoniques qui produisent, par effet Joule, un chauffement des conducteurs au mme titre que le courant fondamental. Malheureusement, les harmoniques ne contribuant pas au transfert de la puissance active, ils crent uniquement des pertes lectriques et participent la dgradation du facteur de puissance de linstallation. Les condensateurs sont particulirement sensibles la circulation des courants harmoniques du fait que leur impdance dcrot proportionnellement au rang des harmoniques en prsence dans le signal dform. Les condensateurs sont particulirement sensibles la circulation des courants harmoniques du fait que leur impdance dcrot proportionnellement au rang des harmoniques en prsence dans le signal dform. Exemple :
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  • Puissances, nergies, Perturbations prsentation du 24/0305 - 16 Des dclenchements intempestifs des dispositifs magntiques des disjoncteurs peuvent se produire, notamment dans le domaine des installations tertiaires comprenant un parc de matriel informatique important. Ils sont bien souvent dus aux problmes de pollution harmonique. Les facteurs de crtes levs Les disjoncteurs assurant la protection des installations lectriques comprenant des matriels informatiques voient leur seuil de sensibilit atteint lors des pointes de courant engendrs par des signaux dforms ayant des facteurs de crte importants.
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  • Puissances, nergies, Perturbations prsentation du 24/0305 - 17 Les courants harmoniques de rang 3, le fondamental x 3, soit 150 Hz, partir des 3 phases vont sadditionner, ceux-ci tant en phase. Ils donnent naissance dans le conducteur du neutre la circulation dun courant. I Neutre = 3 fois I Harmoniques 3 Les effets dans le conducteur du Neutre Remarque : De nombreux incendies de btiments industriels sont dus l'chauffement excessif du conducteur du Neutre.
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  • Puissances, nergies, Perturbations prsentation du 24/0305 - 18 ASPECT NORMATIF Rang de l'harmoniqueTaux en % 3 5 7 9 11 13 15 17 19 (1) 21 (2) 5 6 5 1,5 3,5 3 0,3 2 1,5 0,2 Dans le cadre de la fourniture d'lectricit, les taux de tensions harmoniques ne doivent pas dpasser les valeurs prcises dans le tableau suivant. Ces valeurs reprsentent des taux individuels calculs par rapport au fondamental 50 Hz, sachant que le taux global d'harmonique en tension ne doit pas dpasser 8 % dans une installation de distribution basse tension. Les valeurs de taux d'harmonique individuel sont donnes dans le tableau ci-aprs. - Niveau de compatibilit pour les tensions harmoniques individuelles
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  • Puissances, nergies, Perturbations prsentation du 24/0305 - 19 LES REMEDES CONTRE LES HARMONIQUES LES REMEDES CONTRE LES HARMONIQUES Utilisation de transformateurs propre chaque quipement - Une solution contre l'harmonique 3 et ses multiples de rangs impairs (9, 15, 21, 27,) : Primaire Cbl en triangle Secondaire Cbl en toile Cette solution est intressante car elle permet l'limination des rangs harmoniques les plus perturbateurs. Cette solution est intressante car elle permet l'limination des rangs harmoniques les plus perturbateurs.
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  • Puissances, nergies, Perturbations prsentation du 24/0305 - 20 Filtres passifs Filtre rsonnant, extrmement efficace pour liminer une harmonique de rang particulier "filtre passe-haut" Filtre amorti, filtrage de toutes les frquences infrieures au rang considr "filtre passe-bas" Mise en place de filtre(s) : LES REMEDES CONTRE LES HARMONIQUES (suite) LES REMEDES CONTRE LES HARMONIQUES (suite) Filtres actifs Injecte des courants harmoniques quivalents mais en opposition de phase de ceux mis par les appareils.
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  • Puissances, nergies, Perturbations prsentation du 24/0305 - 21 ATTENTION AUX PIGES EN MAINTENANCE "CURATIVE" ATTENTION AUX PIGES EN MAINTENANCE "CURATIVE" Attention au risque de surcompensation R Z Secteur 230 V AC Ballast magntique Charge (tube fluo) C' Capacit de Compensation Charge (tube fluo) Capacit de dcoupage C R Secteur 230 V AC Redressement Ballast lectronique Montage CapacitifMontage inductif - Un exemple avec l'clairage "conomique" : Culot E27
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