La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

Chapitre 5 Les générateurs de haute tension

Présentations similaires


Présentation au sujet: "Chapitre 5 Les générateurs de haute tension"— Transcription de la présentation:

1 Chapitre 5 Les générateurs de haute tension
A. Générateurs électrostatiques B. Générateurs de hautes tensions AC et DC a. Transformateurs de puissance. b. Transformateurs d’essais. c. Générateurs à circuit résonant série. d. Redresseurs. e. Doubleurs de tension, cascade de Greinacher. C. Générateurs de tensions transitoires a. Bobine de Ruhmkorff, transformateur de Tesla. b. Générateurs de chocs . D. Qualité de la tension EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

2 A. Générateurs électrostatiques
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > A. Générateurs électrostatiques A. Générateurs électrostatiques EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

3 Générateurs électrostatiques
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > A. Générateurs électrostatiques Générateurs électrostatiques Définition : Le générateur électrostatique est un dispositif qui convertit l’énergie mécanique en énergie électrostatique emmagasinée dans un milieu diélectrique. Le générateur électrostatique comporte : - une source d’excitation, fournissant des charges électriques ; - un élément transporteur (convoyeur de charges) mû par un moteur et qui apporte les charges sur une électrode haute tension, entourée d’un matériau diélectrique ; - un milieu diélectrique dans lequel est stockée l’énergie électrostatique. Le générateur électrostatique se distingue de la machine communément appelée génératrice électrique, qui convertit de l’énergie mécanique en énergie magnétique (stockée dans un circuit magnétique). EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

4 Machines à triboélectricité
5. Les générateurs de hautes tensions > A. Générateurs électrostatiques Machines à triboélectricité Une sphère ou un cylindre de matériau isolant est mis en rotation et frotté à l’aide d’un coussinet également isolant, mais formé d’un matériau différent. Ces machines ont permis d’obtenir des tensions de plusieurs centaines de kV, si l’on en croit la longueur des étincelles annoncées par leurs utilisateurs du 18e siècle. Source : Kenyon College EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

5 EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1
5. Les générateurs de hautes tensions > A. Générateurs électrostatiques Électrophore de Volta Cet instrument, inventé en 1775, combine le principe du frottement à celui de la charge par influence. L’électrophore de Volta ouvre la porte aux générateurs électrostatiques modernes, combinant le phénomène de la triboélectricité à celui de la charge par influence, avec la possibilité d’opérer en continu. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

6 Générateur à capacité variable
5. Les générateurs de hautes tensions > A. Générateurs électrostatiques Générateur à capacité variable Principe Dans un premier temps, la capacité variable augmente jusqu’à Cmax et se charge à travers une diode D1. Dans un second temps, la valeur de la capacité décroît, ce qui provoque l’augmentation de sa tension Uc à charge constante (D1 étant alors bloquée). Dans un troisième temps, lorsque Uc+Ue > Us , la diode D2 commence à conduire de sorte que le système délivre du courant à l’utilisateur. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

7 Générateur à capacité variable
5. Les générateurs de hautes tensions > A. Générateurs électrostatiques Générateur à capacité variable Source : Michel Aguet, Mircea Ianovici, Traité d’électricité vol. XXII, Éd Georgi (1982) p.49 Diagramme Le fonctionnement du générateur à capacité variable peut être représenté dans un diagramme tension – charge. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

8 EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1
5. Les générateurs de hautes tensions > A. Générateurs électrostatiques Réalisation En pratique le condensateur à capacité variable est constitué de deux pièces circulaires, un stator et un rotor, comportant des secteurs. On montre que dans un tel système la puissance maximale transmise à l’utilisateur est donnée par la relation approchée : N : nombre de secteur f : fréquence de rotation. © EPFL - LRE 2008 EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

9 Complément facultatif
5. Les générateurs de hautes tensions > A. Générateurs électrostatiques Machine de Wimshurst La machine de Wimshurst permet d’atteindre 100 kV, avec un courant de l’ordre du microampère. James Wimshurst ( ) Complément facultatif Machine de Wimshurst Schéma animé EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

10 Générateur de Van de Graaf
5. Les générateurs de hautes tensions > A. Générateurs électrostatiques Générateur de Van de Graaf Le générateur de Van de Graaff est le plus utilisé des générateurs électrostatiques. Différentes astuces de construction sont possibles : poulie inférieur en matériau isolant : charge de la courroie par séparation ; recharge de la courroie descendante par un ioniseur au potentiel de l’électrode HT. Robert Van de Graaff ( ) Complément facultatif Générateur Van de Graaff Modèle original EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

11 EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1
5. Les générateurs de hautes tensions > A. Générateurs électrostatiques Puissance Augmentation de la tension : - champ disruptif Ed (mise sous pression et/ou immersion dans un gaz) ; - rayon R de la sphère. La tension maximale est alors égale à Umax = Ed · R Augmentation du courant : - largeur de la courroie ; - nombre de courroies ; - vitesse de la courroie. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

12 EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1
5. Les générateurs de hautes tensions > A. Générateurs électrostatiques Générateur de Felici Le générateur de Felici est une variante de celui de Van de Graaff, dans laquelle la convoyeur de charges est un rotor isolant . Noël Joseph Felici ( ) EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

13 Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5
5. Les générateurs de hautes tensions > A. Générateurs électrostatiques Caractéristiques Générateur SAMES (France) Type : Felici Utilisation : physique des particules, vaporisation et précipitation Tension maximale : 600 kV Courant : 4 mA Générateur électrostatique de l’Oak Ridge National Laboratory (Tennessee) Type : Van de Graaff Utilisation : physique des particules Tension maximale : 31 MV Instabilité : < 10-5 Générateur électrostatique du Centre de recherches nucléaires de Strasbourg Type : Van de Graaff Utilisation : physique des particules Tension maximale : 13 MV Courroie : néoprène, largeur 52 cm, longueur 101 m, vitesse 10 m/s [27] EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

14 B. Générateurs de hautes tensions AC et DC
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC B. Générateurs de hautes tensions AC et DC EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

15 Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5
5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > a. Transformateurs de puissance Transformateurs Dans la plupart des systèmes actuels à haute tension, l’élément central reste le transformateur. Définition : Le transformateur est un convertisseur d'énergie électrique sans pièces mobiles qui modifie les tensions et courants associés à une énergie électrique sans changement de fréquence. Premier transformateur à circuit magnétique fermé (1886) Source : Raconte-moi la radio Lucien Gaulard ( ) Certains accessoires comportent des pièces mobiles : les ventilateurs, les changeurs de prise, commutateurs de protection. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

16 Transformateurs haute tension
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > a. Transformateurs de puissance Transformateurs haute tension Dans le domaine de la haute tension, on utilise différents type de transformateurs : Pour l’alimentation des réseaux électriques : les transformateurs de puissance monophasés ou triphasés, élévateur de tension (transport) ou abaisseur (distribution). Isolation : papier – huile, papier – résine époxy, SF6… Pour la mesure des hautes tensions (surveillance de la tension dans les réseaux) : transformateur de potentiel (abaisseur de tension). Isolation : résine époxy. Pour les essais en laboratoire : les transformateurs d’essai monophasés. Haute tension mais faible puissance. Isolation : papier – huile. Pour les essais à l’extérieur : le transformateur à résonance série. Isolation : résine époxy. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

17 Transformateurs de puissance (1)
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > a. Transformateurs de puissance Transformateurs de puissance (1) Transformateurs immergés à 3 colonnes Isolation papier – huile. Tension pouvant dépasser le MV. Puissance jusqu’à plus du GVA. Poids jusqu’à 600 tonnes, y compris une centaine de tonnes d’huile. Source : ABB transformers EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

18 Transformateurs de puissance (2)
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > a. Transformateurs de puissance Transformateurs de puissance (2) Transformateurs immergés à 5 colonnes ou cuirassés Les transformateurs cuirassés sont plus compacts, résistent mieux aux contraintes mécaniques (en particulier durant le transport) et supportent mieux les courts-circuits que les transformateurs à 3 colonnes. Mais ils coûtent plus chers. Source : Transformateurs cuirassés ABB EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

19 Transformateurs de puissance (3)
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > a. Transformateurs de puissance Transformateurs de puissance (3) Transformateur «secs » Isolation résine époxy. Tension jusqu’à env. 50 kV. Puissance jusqu’à env. 20 MVA. Avantages de l’absence d’huile : plus léger ; pas de risque de pollution ; pas de risque d’incendie. Inconvénient : isolation non autorégénératrice ; Exemple de transformateur sec. Les enroulements sont imprégnés de résine, à chaud et sous vide. Source : Transformateurs secs ABB EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

20 Transformateurs de puissance (4)
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > a. Transformateurs de puissance Transformateurs de puissance (4) Transformateur isolé au SF6 Entièrement enfermé dans un réservoir de gaz sous pression. Avantages Très compact (pas de vase d’expansion) ; Très peu d’entretien ; Surveillance limitée à la pression du gaz ; Pas de risque d’incendie. Transformateurs SF6 Toshiba Transformateurs SF6 Toshiba Exemple de transformateur au SF6 (Toshiba) 275 kV ; 300 MVA ; 0,5 MPa EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

21 Composants particuliers
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > a. Transformateurs de puissance Composants particuliers Autres composants Huile + papier Colonnes Radiateurs / ventilateurs / pompes de circulation d’huile Changeur de prise en charge Capteurs (tension, courant, vibrations, température, composition de l’huile) Compensation active du bruit En outre, de nombreux capteurs peuvent surveiller les paramètres caractéristiques de l’état du transformateur : température de l’huile, gaz dissous, vibrations, etc. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

22 Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5
5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > a. Transformateurs de puissance Circuit magnétique Les colonnes et la culasse sont formées de feuilles d’alliages ferromagnétiques (fer, cobalt, nickel…), à grains orientés par laminage et isolées les unes des autres, de manière à éviter les courants de Foucault. Par des logiciels appropriés, on peut simuler : - la distribution des flux magnétiques ; - la circulation des courants de Foucault ; - les points d’échauffement ; - les contraintes mécaniques. Valeurs typiques : épaisseur : 0,35 mm pertes : 0,55 W/kg.T rendement : > 99 % Beaucoup de manipulations s’effectuent encore à la main. [46] EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

23 Circuit magnétique amorphe
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > a. Transformateurs de puissance Circuit magnétique amorphe Noyau métallique amorphe : alliages de matériaux magnétiques combinés avec du silicium, du bore ou du phosphore préparés par hypertrempe . Dans les noyaux amorphes, les pertes par hystérèse sont réduites. Bien qu’étant d’un prix plus élevé que les transformateurs classiques, les noyaux amorphes se répandent déjà à grande échelle dans les réseaux électriques indiens, chinois et japonais. Clark W. Gellings, « Energy efficiency », dans : Electra n°240 (oct. 2008) p.10 EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

24 Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5
5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > a. Transformateurs de puissance Enroulements Enroulements concentriques (tradition européenne) Enroulements à galettes (tradition américaine) La construction en galettes est un peu plus compliquée du point de vue des connexions. Mais elle assure un meilleure distribution du potentiel en cas de surtensions transitoires, du fait de la capacité élevée entre les galettes. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

25 Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5
5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > a. Transformateurs de puissance Relais Buchholz Le « relais Buchholz » (d’après Max Buchholz, ) est un système de relais commandé par deux flotteurs : - Flotteur A de surveillance du niveau, à fonctionnement lent : provoque une alarme lorsqu’il manque de l’huile. - Flotteur B de surveillance des mouvements de l’huile, à fonctionnement rapide : provoque une alarme en cas d’événement transitoire. Site web : Prof Comme pour tous les systèmes d’alarme, se pose la question de la sélectivité EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

26 Changeur de prise en charge
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > a. Transformateurs de puissance Changeur de prise en charge Ce dispositif permet d’ajuster le rapport de transformation sans interruption de service. Les deux commutateurs d’enroulement doivent être fermés avant la manipulation du changeur de prise. Complément facultatif Changeur de prise en charge Modèle ABB EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

27 Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5
5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > a. Transformateurs de puissance Bornes de traversées Le principal problème des bornes de traversée est celui de la distribution du champ électrique. Modélisation : géométrie et équipotentielles Site web : CST Exemple de bornes de traversée de 15 à 38 kV (jusqu’à 3000 A) Piedmont Bushings & Insulators EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

28 Bornes de traversées : modélisation
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > a. Transformateurs de puissance Bornes de traversées : modélisation Le problème comporte 5 domaines : la paroi à traverser : plan conducteur percé d’un trou circulaire ; le passage du courant : conducteur cylindrique (en pratique), perpendiculaire à la paroi ; l’isolant solide qui sert de support mécanique au conducteur ; l’isolant (huile) à l’intérieur du transformateur ; l’air extérieur (isolant) La borne de traversée « idéale » de P. Moon et D. E. Spencer Source : E. Kuffel, W. S. Zaengl, J. Kuffel, High Voltage Engineering (2000) p.236 Le modèle « idéal » ci-contre considère le même isolant à l’intérieur et à l’extérieur. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

29 Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5
5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > a. Transformateurs de puissance Écrans flottants Le système des écrans flottants permet de contrôler le champ électrique maximal. L’isolant solide assurant la fixation de la traversée est constitué de feuilles d’épaisseur constante, séparées par des écrans métalliques électriquement flottants. On trouve sur Internet des centaines de brevets pour des bornes de traversées. [28] EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

30 Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5
5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > a. Transformateurs de puissance Couplages triangle Les trois enroulements de phase correspondant à un niveau de tension peuvent être couplés de 5 manières différentes. 1. Couplage en triangle : Dans le diagramme central, chaque impédance représentée verticalement correspond à une colonne du transformateur. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

31 Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5
5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > a. Transformateurs de puissance Couplages étoile 2. & 3. Couplage en étoile, avec point médian non relié ou relié (à la terre ou au point neutre d’une charge) : Le neutre peut être relié soit à la terre soit au point neutre d’une charge. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

32 Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5
5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > a. Transformateurs de puissance Couplage zig-zag 4. & 5. Couplage en zig-zag, avec ou sans point médian relié : Le couplage en zig-zag n’est utilisé que dans les enroulements secondaires de certains transformateurs de distribution qui alimentent des charges très déséquilibrées. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

33 Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5
5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > a. Transformateurs de puissance Groupes de couplage La manière de coupler les enroulements primaires et secondaires d’un transformateur triphasé est représentée par un code. Codes de couplage d’un enroulement Code de liaison du point médian Primaire Secondaire Pour indiquer que le point médian Y étoile y est relié, on ajoute un « n ». D triangle d Par exemple : Yn ; zn zig-zag z Code de couplage du secondaire par rapport au primaire. Représentation par groupe horaire : le groupe horaire est un nombre compris entre 0 et 11, et qui indique, par tranche de 30° le déphasage entre la tension sur v et la tension sur V. Cette dernière est toujours placée sur 0. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

34 Groupes de couplage habituels
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > a. Transformateurs de puissance Groupes de couplage habituels Ce type de couplage est couramment utilisé pour l’alimentation basse tension résidentielle : le couplage en triangle au primaire permet de réduire l’harmonique 3 renvoyée au réseau ; le couplage en étoile au secondaire permet d’établir un point neutre. Couplage Dy5. On ne s’intéresse ici qu’à l’angle des vecteurs et non à leur longueur qui est simplement ramenée au rayon du cercle. Complément facultatif Cahier technique n°202 de Schneider Electric EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

35 Groupes de couplage habituels
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > a. Transformateurs de puissance Groupes de couplage habituels Couplage Yz11. Couplage Yy0. Utilisé pour : l’alimentation de charges équilibrées ; avoir des tensions secondaires en phase avec les tensions primaires. Avec une charge fortement déséquilibrée, permet d’éliminer (charge équilibrée) ou d’atténuer (charge déséquilibrée) l’harmonique 3 dans le circuit primaire. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

36 Choix d’un groupe de couplage
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > a. Transformateurs de puissance Choix d’un groupe de couplage Plusieurs paramètres déterminent le choix des couplages dans le réseau électrique. Paramètre économique : Dans les réseaux de transport, il n’y a pas de neutre pour des raison d’économie (3 fils au lieu de 4) Paramètres électriques : Les puissances à transporter ; La limitation des surtensions transitoires ; La maîtrise de courants de court-circuit ; La sélectivité des protections ; La maîtrise des harmoniques ; Le contrôle des déséquilibres de charge. Certains transformateurs comportent plusieurs enroulements secondaires, avec différents couplages selon le type de charge qu’ils alimentent. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

37 Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5
5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > a. Transformateurs de puissance Capacités parasites Les capacités existantes dans un transformateur jouent un rôle essentiel dans la maîtrise des surtensions. Dans le schéma, chaque tranche représente une portion de spire de longueur dx d’un enroulement, à partir de la borne de traversée. L’ inductance linéique de la spire. M’ inductance mutuelle entre les portions de spire. Cb capacité de la borne de traversée. dCl capacité longitudinale entre portions de spires voisines. dCt capacité transversale entre la portion de spire et la cuve. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

38 Transformateurs d’essai
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > b. Transformateurs d’essai Transformateurs d’essai Les transformateurs d’essai sont généralement monophasés et de faible puissance. Principalement utilisé pour réaliser des tests sur des systèmes d’isolation. Définition : Une isolation est un ensemble d’éléments constitués de matériaux isolants et servant à isoler les unes des autres les parties conductrices d’un dispositif. En général, les transformateurs d’essai comportent plusieurs enroulements primaires ou/et secondaires. Ceci offre une certaine souplesse pour s’adapter à différentes spécificités des essais à réaliser. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

39 Transformateurs d’essai de l’EPFL
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > b. Transformateurs d’essai Transformateurs d’essai de l’EPFL Caractéristiques techniques Transfo 5 kVA à isolation papier – huile Primaire : x 220 V / 22,7 A Secondaire : kV / 50 mA Poids : kg Dimensions : H = 735 mm   = 545 mm EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

40 Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5
5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > b. Transformateurs d’essai Schéma équivalent En général, il est plus intéressant de rapporter les grandeurs au secondaire, car ce qui importe est d’évaluer le comportement pour une charge particulière. Schéma équivalent rapporté au secondaire L’inductance principale contribue bien moins à la réactance que la capacité entre enroulements. [29] EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

41 Générateur à circuit résonant série
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > b. Transformateurs d’essai Générateur à circuit résonant série Les générateurs à circuit résonant série sont principalement utilisés pour les tests de câbles sur site. En ajoutant une inductance en série sur le secondaire du transformateur, accordée à la charge, on multiplie la tension par un facteur à peu près égal à son facteur de qualité . [30] EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

42 Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5
5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > c. Redresseurs Les redresseurs Les essais de haute tension en DC sont effectués au moyen d’un transformateur HT et d’un redresseur. ue Haute tension d’entrée alternative us Haute tension de sortie continue RL Résistance de limitation RD Résistance de la diode CL Capacité de lissage G Conductance de fuite Redresseur à une alternance Le redresseur peut comporter plusieurs diodes en série, de manière à limiter, à une valeur acceptable sur chaque diode, la tension inverse qui peut atteindre au total le double de la valeur de crête de ue . EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

43 Tension de sortie du redresseur
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > c. Redresseurs Tension de sortie du redresseur Le redresseur fournit une tension lissée, présentant une ondulation Tension moyenne : Profondeur d’ondulation : dUs Amplitude d’ondulation : dUs /2 Facteur d’ondulation : Angle de passage : 2d L’étude des redresseurs conduit aux relations suivantes pour N diodes en série : EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

44 Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5
5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > c. Redresseurs Redresseur LRE © EPFL - LRE 2008 EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

45 Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5
5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > c. Multiplicateurs de tension Les multiplicateurs Divers circuits ont été imaginés pour multiplier une haute tension redressée. Doubleur de Latour Présente l’inconvénient de nécessiter un transformateur haute tension dont le secondaire n’a pas de point à la terre. Doubleur de Schenkel Présente l’inconvénient de donner la pleine tension sur un seul condensateur. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

46 Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5
5. Les générateurs de hautes tensions > B. Générateurs de hautes tensions AC et DC > c. Multiplicateurs de tension Cascade de Greinacher Heinrich Greinacher ( ) Ou cascade de Cockcroft-Walton, ce circuit a été réalisé en 1932 dans un accélérateur de particules. La cascade de Greinacher consiste en un empilement de N doubleurs de Schenkel, permettant d’obtenir une tension de sortie à vide : En débitant un courant IR sur une résistance R, la cascade donne une tension maximale : avec : L’ondulation vaut : EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

47 C. Générateurs de hautes tensions transitoires
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > C. Générateurs de hautes tensions transitoires C. Générateurs de hautes tensions transitoires EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

48 Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5
5. Les générateurs de hautes tensions > C. Générateurs de hautes tensions transitoires > a. Bobine de Ruhmkorff Bobine de Ruhmkorff Henri Ruhmkorff ( ) Bobine de Ruhmkorff Cet appareil donne une haute tension au secondaire d’un transformateur possédant un rapport de transformation ü très élevé, avec un primaire alimenté par un courant présentant une dérivée temporelle très grande. En pratique, le primaire du transformateur est alimenté par une tension continue hachée. Source : ACMI EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

49 Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5
5. Les générateurs de hautes tensions > C. Générateurs de hautes tensions transitoires > a. Bobine de Ruhmkorff Bobine de Ruhmkorff La bobine de Ruhmkorff donne des pics de tension de quelques dizaines de kilovolts, à une cadence de l’ordre du kilohertz. En première approximation, la crête de la tension de sortie vaut : Lp : inductance du circuit primaire ip : courant au primaire Applications de la bobine de Ruhmkorff : bougies de voiture trigger de circuit de choc allumage de lampe à décharges EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

50 Transformateur de Tesla
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > C. Générateurs de hautes tensions transitoires > a. Transformateur de Tesla Transformateur de Tesla Nikola Tesla ( ) Le transformateur de Tesla est un transformateur à couplage par l’air dans lequel le primaire et le secondaire sont en résonance. La tension de sortie est maximale lorsque : L1 C1 = L2 C2 Dans ce cas, la crête de la tension de sortie vaut approximativement : Uo : tension de charge condensateur C1. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

51 Transformateur de Tesla
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > C. Générateurs de hautes tensions transitoires > a. Transformateur de Tesla Transformateur de Tesla Dans la phase I, le condensateur C1 se charge à la tension Uo . Dans la phase II, le condensateur C1 se décharge dans le circuit primaire et l’énergie est transférée au secon- daire, accordé en fréquence avec le primaire. La fréquence de résonance est typiquement de l’ordre de quelques dizaines de kilohertz et la crête de la tension de sortie peut atteindre des centaines de kilovolts. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

52 Transformateur de Tesla
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > C. Générateurs de hautes tensions transitoires > a. Transformateur de Tesla Transformateur de Tesla Exemple de valeurs possibles pour les composants du circuit : C1 = 0,6 mF C2 = 135 pF L1 = 103 mH L2 = 450 mH Fréquence de résonance : frés = 20,3 kHz R1 = 23 mW R2 = 18,5 W M. Aguet, M. Ianovici, Traité d’électricité vol. XXII (1982) pp Applications du transformateur de Tesla “ The T-30 Tesla coil is ideally suited to stage shows, concerts, presentations, live attractions and studio work.” Démonstration : [Clip-2] À des fréquences élevées, le courant ne pénètre plus à l’intérieur du corps mais circule à la surface de la peau. Ainsi, les arcs obtenus à l’aide du transformateur de Tesla sont inoffensifs. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

53 Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5
5. Les générateurs de hautes tensions > C. Générateurs de hautes tensions transitoires > b. Chocs de tension Générateurs de chocs Définitions : Une tension de choc est une (onde de) tension transitoire, caractérisée par une montée rapide de la tension suivie généralement d’une décroissance plus lente. Le front d’onde est la partie de la tension de choc qui précède le passage par la crête. La durée conventionnelle du front est la durée définie en remplaçant le front réel par un segment de droite passant par deux points spécifiés du front. La queue d’onde est la partie de la tension de choc qui suit le passage par la crête. La durée jusqu’à mi-valeur est l’intervalle de temps compris entre l’origine de la tension de choc et l’instant de la queue où la tension a décru à la moitié de sa valeur de crête. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

54 Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5
5. Les générateurs de hautes tensions > C. Générateurs de hautes tensions transitoires > b. Chocs de tension Choc de foudre 1,2/50 Le choc de foudre normalisé est largement utilisé pour les essais de matériel. Norme CEI : T1 = 1,2 ms  0,36 ms (30%) T2 = 50 ms  10 ms (20%) O1 : origine conventionnelle T1 : durée conventionnelle du front T2 : durée jusqu’à mi-valeur Les essais de chocs servent à s’assurer de l’immunité du matériel, vis-à-vis de surtensions induites avec des niveaux inférieurs au niveau de protection. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

55 Générateur de chocs de foudre
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > C. Générateurs de hautes tensions transitoires > b. Chocs de tension Générateur de chocs de foudre Le générateur comporte un redresseur dont la capacité de lissage se décharge dans un circuit résistif, à travers un éclateur. RL : résistance de limitation CL : capacité de choc Rs1 , Rs2 : résistances série Rp : résistance parallèle Cc : capacité de charge La tension de sortie de ce type de générateur a la forme d’une double exponentielle (biexponentielle) : Le problème du dimensionnement d’un générateur de choc, permettant d’obtenir une tension conforme à la norme, n’a pas de solution analytique. [31] EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

56 Tensions d’essais au choc de foudre
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > C. Générateurs de hautes tensions transitoires > b. Chocs de tension Tensions d’essais au choc de foudre Tensions de crête recommandées par la CEI, pour la tenue au choc de foudre des équipements du réseau électrique Tension de service à 50 Hz [kV] Tension d’essai au choc 1,2/50 [kV] 12 75 24 125 72,5 325 245 1050 EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

57 Générateurs multiétage (type Marx)
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > C. Générateurs de hautes tensions transitoires > b. Chocs de tension Générateurs multiétage (type Marx) Générateur inventé en 1924, par l’ingénieur allemand Erwin Otto Marx; largement utilisé de nos jours. Ce schéma correspond à un géné- rateur simplifié, avec les éléments équivalents suivants : Rs1,éq = 0 Rs2,éq = N  Rsi + Rse Rp,éq = N  Rp CL,éq = CL / N où N est le nombre d’étages. Erwin Otto Marx ( ) © EPFL - LRE 2008 EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

58 Tensions de choc de manœuvre
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > C. Générateurs de hautes tensions transitoires > b. Chocs de tension Tensions de choc de manœuvre Les chocs de manœuvre sont des surtensions du genre de celles que produisent des ouvertures ou des fermetures de disjoncteurs, de sectionneurs, etc. Le choc de manœuvre normalisé (CEI ) est caractérisé par : T1 : durée jusqu’à la crête : intervalle de temps compris entre l’origine réelle du choc et l’instant de la crête. T1 = 250 ms  50 ms (20%). T2 : durée jusqu’à mi-valeur : intervalle de temps compris entre l’origine réelle du choc et l’instant où la tension a décru jusqu’à la moitié de sa valeur de crête. T2 = 2500 ms  1500 ms (60%). Cette forme d’impulsion correspond à la plus faible valeur de rigidité diélectrique, pour un intervalle d’air. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

59 NEMP (Nuclear Electromagnetic Pulse)
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > C. Générateurs de hautes tensions transitoires > b. Chocs de tension NEMP (Nuclear Electromagnetic Pulse) L’impulsion de type NEMP serait provoquée par l’explosion d’une bombe atomique à une altitude d’environ 20 km. L’effet Compton transforme les rayons g émis par l’explosion en rayonnements électro- magnétiques de plus basses fréquences qui peuvent alors se propager jusqu’à la surface de la Terre, en induisant des courants dévastateurs dans les installations électriques et électroniques. R. N. Ghose, EMP environment ans system hardness design (1984) p. 2.8 EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

60 Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5
5. Les générateurs de hautes tensions > C. Générateurs de hautes tensions transitoires > b. Chocs de tension Le choc NEMP Les générateurs simulant ce type d’impulsions fonctionnent selon le principe habituel des générateurs de chocs, (condensateurs qui se déchargent dans un éclateur). Une géométrie coaxiale et des composants très faiblement inductifs permettent d’obtenir des temps de montée très courts, de l’ordre de la nanoseconde. HVT EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

61 Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5
5. Les générateurs de hautes tensions > C. Générateurs de hautes tensions transitoires > b. Chocs de tension Perturbations NEMP Une onde NEMP induit des courants intenses dans les câbles d’énergie, de commande, de mesure et de communication. Impédance de transfert: Courant induit dans le blindage d’un câble coaxial Michel AGUET et al., Bulletin ASE n°71 (sept. 1980) p. 916 EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

62 Les DES (décharges électrostatiques)
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > C. Générateurs de hautes tensions transitoires > b. Chocs de tension Les DES (décharges électrostatiques) Tous les équipements électriques mis sur le marché doivent subir des essais d’immunité aux DES, selon la norme CEI Les DES comportent typiquement deux décharges : la plus rapide, qui est la décharge de la capacité formée par l’intervalle entre le doigt et l’appareil; la plus lente, qui est la décharge de la capacité de la personne contre terre. Durée du front < 1 ns ; I30 > 16 A ; I60 > 8 A. [32] EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

63 Les transitoires en salves (Burst)
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > C. Générateurs de hautes tensions transitoires > b. Chocs de tension Les transitoires en salves (Burst) Les salves (ou rafales) sont des séries impulsions répétitives, dont les paramètres sont fixés par la norme CEI T1 = 5 ns  1,5 ns : points de référence à 10% et 90% de la valeur de crête T2 = 50 ns  15 ns : largeur de l’impulsion mesurée à 50% de la valeur de crête. Répétition Les salves sont injectées sur les lignes d’alimentation de l’objet en essai, à travers un système de couplage capacitif, permettant de simuler des perturbations conduites dues aux rebonds des interrupteurs. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

64 Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5
5. Les générateurs de hautes tensions > C. Générateurs de hautes tensions transitoires > b. Chocs de tension Générateur corona Dans les générateurs corona, une électrode flottante est chargée par à effet de couronne. Ces générateurs permettent d’obtenir des impulsions : de grande puissance de temps de montée très court avec une fréquence de répétition élevée EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

65 Générateur corona EPFL
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > C. Générateurs de hautes tensions transitoires > b. Chocs de tension Générateur corona EPFL Forme des impulsions EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

66 Générateur corona EPFL
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > C. Générateurs de hautes tensions transitoires > b. Chocs de tension Générateur corona EPFL Fréquence de répétition : F. Vega et al., Design and Construction of a Corona Charged High Power Impulse Generator, 17th IEEE International Pulsed Power Conference, 2009. m mobilité des ions de l’air e permittivité du vide V tension appliquée Vo tension d’apparition de l’effet de couronne Vb tension de claquage de l’éclateur d écartement de l’éclateur C capacité entre l’électrode flottante et la terre EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

67 Les générateurs à inductances
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > C. Générateurs de hautes tensions transitoires > c. Chocs de courant Les générateurs à inductances Des enclenchements de charges inductives dans le réseau peuvent induire des ondes oscillantes, potentiellement dommageables. Des essais d’immunité conduite aux ondes sinusoïdales amorties sont spécifiés par la norme CEI Générateur d’ondes sinusoïdales amorties. Durée du front : 500 ns. Fréquence d’oscillation : 100 kHz. Amortissement : 40% par période. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

68 Les générateurs à inductances
Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5 5. Les générateurs de hautes tensions > C. Générateurs de hautes tensions transitoires > c. Chocs de courant Les générateurs à inductances Autre essai spécifié par la norme CEI : immunité conduite aux ondes oscillatoires amorties Générateur d’ondes oscillatoires amorties. Durée du front : 75 ns. Fréquence d’oscillation : 100 kHz. Amortissement : 15% par période. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

69 Cours de haute tension - SEL, Bachelor semestre 5
5. Les générateurs de hautes tensions > D. Qualité de la tension D. Qualité de la tension EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

70 EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1
5. Les générateurs de hautes tensions > D. Qualité de la tension La tension idéale Idéalement, la tension fournie par le réseau électrique devrait avoir les qualités suivantes : En monophasé Une forme parfaitement sinusoïdale ; Une fréquence parfaitement constante, égale à sa valeur nominale ; Une valeur efficace parfaitement constante, égale à sa valeur nominale. En triphasé, on peut ajouter : Un équilibre parfait entre les phases. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1 Laboratoire de réseaux électriques

71 EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1
5. Les générateurs de hautes tensions > D. Qualité de la tension La norme EN 50160 EN = European normalisation. La norme est reconnue en Suisse. Principes généraux La qualité de la tension s’applique aux réseaux de moyenne et basse tension. La qualité d’un système triphasé de tensions doit être évaluée au point de jonction entre le réseau fournisseur et l’utilisateur, jusqu’à 35 kV. La qualité de la tension triphasée est évaluée par des mesures et par des indicateurs statistiques sur une période d’une semaine, pour chaque phase. La qualité de la tension doit être assurée quels que soient les équipements utilisés par le client, pour autant que ceux-ci soient conformes aux prescriptions en vigueur. Le client et le fournisseur d’électricité peuvent s’entendre contractuellement sur une qualité de tension différente (plus élevée ou moins élevée) que celle prescrite par la norme. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1 Laboratoire de réseaux électriques

72 Les cas de non-conformité
5. Les générateurs de hautes tensions > D. Qualité de la tension Les cas de non-conformité Lorsque la qualité de la tension fournie n’est pas conforme à la norme, le fournisseur peut : S’entendre avec le client sur une baisse de prix. Cette solution n’est possible que si la non-conformité ne pose pas de problèmes techniques. Augmenter la puissance du réseau au point de jonction avec le client. Proposer, à ses frais, des dispositifs correctifs au niveau de l’installation du client : changer certains équipements, ajouter des filtres, etc. Le fournisseur doit résoudre le problème à ses frais, même si les perturbations que subit le client sont dues à ses propres équipements. Le client ne peut pas exiger le respect de la norme en cas de phénomènes extraordinaires ou imprévisibles (catastrophe naturelle), ni lors de travaux sur le réseaux s’accompagnant de la mise en place d’un réseau provisoire. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1 Laboratoire de réseaux électriques

73 EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1
5. Les générateurs de hautes tensions > D. Qualité de la tension Paramètres mesurés Les grandeurs suivantes font l’objet d’un traitement statistique, assorti de limites admissibles La fréquence L’amplitude Le papillotement Le déséquilibre des phases Les harmoniques Les signaux de télécommande Les grandeurs suivantes sont définies sans limitations strictes Les creux de tension Les coupures de tension Les surtensions Les tensions interharmoniques EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1 Laboratoire de réseaux électriques

74 EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1
5. Les générateurs de hautes tensions > D. Qualité de la tension La fréquence La fréquence nominale est de 50 Hz. Chaque échantillon de fréquence est obtenu par une moyenne sur 10 secondes. L’ensemble des 60’480 valeurs moyennes, obtenues toutes les 10 secondes durant une semaine, doit remplir les conditions suivantes : aucune valeur en dehors de l’intervalle [ 47 Hz ; 52 Hz ]. pas plus de 5% des valeurs en dehors de l’intervalle [ 49½ Hz ; 50½ Hz ]. La fréquence est la même en tout point d’un réseau interconnecté. L’expérience montre qu’en Europe, la fréquence ne sort pratiquement jamais de l’intervalle [ 49,8 Hz ; 50,2 Hz ] EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1 Laboratoire de réseaux électriques

75 Fluctuations de la fréquence
5. Les générateurs de hautes tensions > D. Qualité de la tension Fluctuations de la fréquence Electra, n°242, fév. 2009, p. 8 EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1 Laboratoire de réseaux électriques

76 L’amplitude de la tension
5. Les générateurs de hautes tensions > D. Qualité de la tension L’amplitude de la tension Variations lentes de la tension Définition : une variation lente de tension est une augmentation ou une diminution de tension provoquée par la variation de la charge totale du réseau. La tension nominale simple est 1 kV < Uc < 35 kV (en basse tension : 230 V). Sur chaque phase, chaque échantillon de tension efficace est obtenu par une moyenne sur 10 minutes. L’ensemble des 1008 valeurs moyennes, obtenues toutes les 10 minutes durant une semaine, doit remplir la condition suivante : Pas plus de 5% des valeurs en dehors de l’intervalle [ 0,9 x Uc ; 1,1 x Uc ] EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1 Laboratoire de réseaux électriques

77 Pas plus de 5% des valeurs supérieures à 1 Complément facultatif
5. Les générateurs de hautes tensions > D. Qualité de la tension Le papillotement Définition : le papillotement est une fluctuation rapide de la tension, due à certaines charges non linéaires présentes sur le réseau, et dont le principal effet négatif est de provoquer une fluctuation de l’éclairage, conduisant à une gêne visuelle. Le papillotement de longue durée, Plt , est évalué par tranche de 2 heures. L’ensemble des 84 valeurs de Plt , obtenues toutes les 2 heures durant une semaine, doit remplir la condition suivante : Pas plus de 5% des valeurs supérieures à 1 Les variations de tension responsables de cette gêne visuelle : se situent dans la gamme des fréquences comprises entre 0,5 Hz et 25 Hz, avec un maximum de gêne visuelle autour de 9 Hz ; sont perçues différemment selon qu’elles sont de forme sinusoïdale ou rectangulaire. Complément facultatif Cahier technique n°176 [33] EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1 Laboratoire de réseaux électriques

78 Le déséquilibre des phases
5. Les générateurs de hautes tensions > D. Qualité de la tension Le déséquilibre des phases Dans un système triphasé déséquilibré, on quantifie le déséquilibre à partir des composantes symétriques du système. Soit le système de trois tensions non symétriques : U1 , U2 et U3 , et ses composantes symétriques Ud , Ui et Uh . Le déséquilibre D du système est défini par : Le déséquilibre D est évalué à partir des moyennes des valeurs efficaces des tensions, par tranche de 10 minutes. L’ensemble des 1008 valeurs de D , obtenues toutes les 10 minutes durant une semaine, doit remplir la condition suivante : Pas plus de 5% des valeurs supérieures à 0,02 [34] EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1 Laboratoire de réseaux électriques

79 EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1
5. Les générateurs de hautes tensions > D. Qualité de la tension Les harmoniques Les tensions harmoniques individuelles Chaque échantillon de chaque tension harmonique est obtenu par une moyenne sur 10 minutes. L’ensemble des 1008 valeurs moyennes, obtenues toutes les 10 minutes durant une semaine, pour chaque tension harmonique de rang N doit remplir la condition suivante : Pas plus de 5% des valeurs au-dessus du seuil S donné dans le tableau suivant, en % de la tension nominale. Harmoniques impairs Harmoniques impairs Harmoniques pairs multiples de 3 non multiples de 3 N = 3 S = 5% N = 5 S = 6% N = 17 S =2% N = 2 S = 2% N = 9 S = 1,5% N = 7 S = 5% N = 19 S = 1,5% N = 4 S = 1% N = 15 S = 0,5% N = 11 S = 3,5% N = 23 S = 1,5% N = 6…24 S =0,5% N = 21 S = 0,5% N = 13 S = 3% N = 25 S = 1,5% EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1 Laboratoire de réseaux électriques

80 Aucune valeur de THD supérieure à 8% de la tension nominale.
5. Les générateurs de hautes tensions > D. Qualité de la tension Les harmoniques La distorsion harmonique totale (THD) Cette grandeur est définie à partir des tensions harmoniques moyennes par tranche de 10 minutes, UN , où le rang N va de 2 à 40 : L’ensemble des 1008 valeurs de THD, obtenues toutes les 10 minutes durant une semaine, doit remplir la condition suivante : Aucune valeur de THD supérieure à 8% de la tension nominale. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1 Laboratoire de réseaux électriques

81 Les signaux de télécommande
5. Les générateurs de hautes tensions > D. Qualité de la tension Les signaux de télécommande Les entreprises électriques utilisent leur réseau pour transmettre des signaux de commande, avec des fréquences très variées , de quelques centaines de hertz à plusieurs dizaines de kilohertz. La valeur de tension correspondant à un signal de télécommande est obtenue par une moyenne de sa valeur efficace sur 3 secondes. L’ensemble des 28’800 valeurs obtenues toutes les 3 secondes durant une journée doit remplir la condition suivante : Pas plus de 1% des valeurs supérieures aux limites indiquées dans le graphique ci-dessus, pour la fréquence considérée. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1 Laboratoire de réseaux électriques

82 EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1
5. Les générateurs de hautes tensions > D. Qualité de la tension Autres grandeurs D’autres perturbations de la tension sont définies par la norme EN 50160, sans faire l’objet de limitations strictes. Creux de tension : diminution de la tension qui tombe entre 1% et 90% de la valeur nominale ; Coupure brève : chute de la tension, qui tombe au-dessous de 1% de la valeur nominale, durant moins de 3 minutes ; Coupure longue : chute de la tension, qui tombe au-dessous de 1% de la valeur nominale, durant plus de 3 minutes ; Surtension temporaire : surtension d’une durée relativement longue ; Surtension transitoire : surtension ne durant pas plus de quelques millisecondes ; Tension interharmonique : tension sinusoïdale dont la fréquence n’est pas un multiple de 50 Hz. (Ces tensions sont dues à la présence, dans le réseau, de convertisseurs de fréquences) EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1 Laboratoire de réseaux électriques

83 EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1
5. Les générateurs de hautes tensions > D. Qualité de la tension Creux de tension Creux de tension dû à l’enclenchement d’une charge de forte puissance Electra, n°242, fév. 2009, p. 66 EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1 Laboratoire de réseaux électriques

84 Mesure de la qualité de la tension
5. Les générateurs de hautes tensions > D. Qualité de la tension Mesure de la qualité de la tension Certains appareils permettent de mesurer toutes les grandeurs donnant lieu à des limitations par la norme EN Les résultats sont fournis sous forme de tableaux détaillés de toutes les valeurs enregistrées, et aussi sous forme synthétique. © EPFL - LRE 2008 Compléments facultatifs Qualité de la tension Cahier technique n°199 Cahier technique n°141 de Schneider Electric EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1 Laboratoire de réseaux électriques


Télécharger ppt "Chapitre 5 Les générateurs de haute tension"

Présentations similaires


Annonces Google