Stage IRIS 2002
Acadmie dAix-Marseille
Stage S.T.S. IRIS 5 juin 2002
BREVET DE TECHNICIEN SUPERIEURINFORMATIQUE ET RESEAUX
POUR LINDUSTRIE ET LES SERVICES TECHNIQUESPOLLUTION HARMONIQUE BASSE FREQUENCEEFFETS ET NORMES
la pollution harmonique Basse frequence
Diffrents types de charges polluantes
Effets instantanes
Effets A long terme
specifications de la norme CEI 6 1000-3-2
taux de tensIons harmoniques donnes par le contrat emeraude
taux d'emission harmonique limite des utilisateurs donns par le contrat emeraude Diffrents types de charges polluantes
Type de chargeAppareils concernsCourant absorbSpectre harmonique correspondant
EclairageTubes fluorescents
Lampes vapeur HP
Redresseur monophas diodes avec filtrage, alimentation dcoupageMicro-informatique
Tlvisions
Lampes ballast lectronique
Redresseur triphas thyristors avec filtrageVariation de vitesse des moteurs asynchrones
Gradateur monophasRgulation de puissance des fours rsistances
Modulation de puissance des lampes halognes
Redresseur triphas thyristorsVariation de vitesse des moteurs courant continu et des moteurs synchrones
Moteur asynchroneMachines-outils
Appareils lectromnagers
Ascenseurs
Effets instantanes
VICTIMEEFFETS
ConsommateurDiminution du facteur de puissance et surcot de la facturation d'lectricit
Dispositifs de tlcommande : relais de protection et d'automatisme, fusibles, disjoncteurs thermiquesDclenchements intempestifs dus aux facteurs de crte levs ou aux phnomnes de rsonance ;
difficults pour calibrer les protections
CondensateursClaquage suite une surcharge provoque par un courant harmonique important du au phnomne de rsonance parallle
Dispositifs de rgulation de systmes lectroniquesLes conditions de commutation des thyristors sont influences par les tensions harmoniques qui dplacent le passage zro de la tension
Compteurs d'nergie induction et appareils de mesureErreurs de mesure. Par exemple, un compteur classe 2 donnera une erreur supplmentaire de 0,3% avec un taux de 5% d'harmonique 5 sur le courant et la tension.
Tlcommande centralise frquence musicale utilise par les distributeurs d'nergieErreurs d'instruction dues aux perturbations par des tensions harmoniques de frquence voisine de celle utilise par les rcepteurs et metteurs de la tlcommande
Appareils lectromagntiques : transformateurs et inductancesVibrations, bruits acoustiques dus aux efforts lectrodynamiques proportionnels aux courants harmoniques
Machines tournantesVibrations dues aux couples mcaniques pulsatoires engendrs par les champs tournants harmoniques, entranant une perte de stabilit mcanique.
Lignes courant faible : tlphone, contrle-commandePerturbation de ces lignes lorsque celles-ci circulent le long d'une canalisation de distribution lectrique
OrdinateursFonctionnement incorrect.
Dysfonctionnement dus aux couples pulsatoires des moteurs d'entranement des supports magntiques
EFFETS A LONG TERMEVICTIMEEFFETS
CondensateursEchauffement et vieillissement : le phnomne de rsonance avec l'inductance du rseau amont suite la prsence de certains rangs harmoniques peut entraner un facteur d'amplification du courant dans le condensateur, provoquant ainsi sa surcharge et donc son chauffement (d'autant que l'impdance du condensateur diminuant avec la frquence, les courants harmoniques de rang lev circuleront plus facilement )
Transformateurs Pertes supplmentaires :
effet de peau : la rsistance du cuivre augmente avec la frquence, et donc l'effet Joule
augmentation de l'hystrsis et des courants de Foucault
Risques de saturation
Machines tournantesEchauffement d aux pertes supplmentaires : augmentation des pertes cuivre et fer au stator et surtout au rotor due aux diffrences importantes de vitesse entre les champs tournants harmoniques et le rotor
Conducteur de neutreSurcharge et chauffement : les harmoniques de rang 3 tant en phase, elles s'ajoutent algbriquement dans le neutre.
(cf Annexe 6 pour la construction graphique)
NB : dans le cas d'un systme triphas quilibr, la norme autorise un sous-dimensionnement du conducteur neutre vis vis des phases afin de raliser une conomie de cuivre.
D'o un problme de dimensionnement de ce conducteur.
ConducteurPlus grandes pertes en ligne :
effet de peau : la rsistance apparente de l'me augmente avec la frquence
augmentation des pertes dilectriques dans l'isolant si le cble est soumis une distorsion de tension non ngligeable
augmentation des sections des cbles : le calcul de la section des conducteurs doit tre adapt au courant efficace et non pas au seul fondamental
specifications de la norme CEI 6 1000-3-2
Rang de l'harmoniqueValeur efficace du courant harmonique maximal admissible en Ampres
Harmoniques impairs
32,3
51,14
70,77
110,33
130,21
15 ( n ( 39
Harmoniques pairs
21,08
40,43
60,30
8 ( n ( 40
taux de tensIons harmoniques donnes par le contrat emeraude
harmoniques impairsHarmoniques
Non multiples de 3Multiples de 3pairs
RangSeuil (%)RangSeuil (%)RangSeuil (%)
563522
7591,541
113,515 et 210,56 240,5
133
172
19,23, et 251,5
Les taux de tensions harmoniques (h sont exprims en pour cent de la tension
de fourniture U.
Le taux global (g ne doit pas dpasser 8 % avec :
taux d'emission harmonique limite des utilisateurs donns par le contrat emeraude
rangs impairskn (%)rangs pairskn (%)
3422
5 et 7541
92> 40,5
11 et 133
> 132
A chaque harmonique de rang n est associ un coefficient de limitation kn , et donc une limite en ampres que l'on calcule de la manire suivante :
o Uc est la valeur de la tension contractuelle.
Exemple de calcul : un industriel ayant une puissance souscrite de 250 kVA sous 20 kV doit limiter l'amplitude des rangs harmoniques aux valeurs suivantes :
le courant efficace appel sur la ligne est :
( In = 7,22 A
harmonique 3 :
I3 = k3 In
(I3 = 0,288 A
harmoniques 5 et 7 :
I5,7 = k5,7 In
( I5,7 = 0,361 A
Claude Dumortier, Philippe Enjalbert Lyce Vauvenargues Aix-en-Provence
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