5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 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? Quels sont les différents pollueurs? Qu’est-ce qu’un pollueur?

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille La POLLUTION est Dans le cas de la pollution harmonique la RESSOURCE est l’ ENERGIE ELECTRIQUE fournie par le réseau E.D.F… la DEGRADATION D’UNE RESSOURCE.

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 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

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 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 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille LES POLLUEURS En quoi consiste la pollution harmonique? Quels sont les différents pollueurs? Qu’est-ce qu’un pollueur?

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille POLLUEUR Un POLLUEUR est une CHARGE DEFORMANTE, v(t) 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)

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille REDRESSEUR TRANSFORMATEUR TELEVISION ORDINATEUR MOTEUR ASYNCHRONE

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille REDRESSEUR TRANSFORMATEUR TELEVISION ORDINATEUR MOTEUR ASYNCHRONE

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille Alimentation à découpage : redresseur monophasé à diodes avec filtrage capacitif… Micro-informatique Télévision Lampe à ballast électronique Utilisation i

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille Moteur asynchrone Transformateur Utilisation Machines-outils Appareils électroménagers Ascenseurs MAS i i

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille Redresseur triphasé avec filtrage Variation de vitesse des moteurs à courant continu Variation de vitesse des moteurs synchrones Utilisation i

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille LES EFFETS instantanées à long terme  des pertes par effet Joule supplémentaires  une diminution du facteur de puissance Ces effets peuvent avoir des conséquences  la création de tensions harmoniques Réseau avec ou sans condensateur Les courants harmoniques créés par les charges non linéaires induisent de façon générale :

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 Z Source de courant Ih: modèle d’une charge non linéaire

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 Z Impédance des charges Source de courant Ih : modèle d’une charge non linéaire

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille Les courants harmoniques créés par les charges non linéaires induisent de façon générale : instantanées à long terme  des pertes par effet Joule supplémentaires  une diminution du facteur de puissance Ces effets peuvent avoir des conséquences  la création de tensions harmoniques Réseau avec ou sans condensateur LES EFFETS

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille L’importance des effets instantanés de la pollution harmonique dépend de la constitution du réseau : Réseau avec condensateurs Réseau sans condensateur

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille En l’absence de condensateurs, la pollution est proportionnelle aux courants des pollueurs. Elle reste acceptable si le pollueur est de faible puissance

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille L’importance des effets instantanés de la pollution harmonique dépend de la constitution du réseau : Réseau avec condensateurs Réseau sans condensateur

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille RL C IhIh En présence de condensateurs, il y a un phénomène de résonance car le réseau est inductif Résistance des charges

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille Si Frp = fréquence harmonique de rang n La tension harmonique Uh peut devenir très grande Z f (Hz) Z (  ) Frp R

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille Cette surtension harmonique peut engendrer des courants harmoniques intenses

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille Les effets instantanés à courant faible lorsqu’elles circulent à côté d’une canalisation de distribution électrique J’entends mal !!! des moteurs de supports magnétiques des ordinateurs d’électricité car : le facteur de puissance diminue des moteurs à cause des vibrations dues aux couples pulsatoires des condensateurs à cause de la résonance

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille Les effets à long terme Ils sont dus à l’augmentation des pertes par effet Joule du aux surcharges causées par la résonance sur un rang harmonique 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

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille Les remèdes

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille Il existe plusieurs remèdes contre la pollution harmonique, en voici deux: un filtrage anti-harmonique La protection des condensateurs de compensation Autres remèdes

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille Le but est de protéger les condensateurs installés sur le réseau contre les surcharges harmoniques

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 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.

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille Il existe plusieurs remèdes contre la pollution harmonique, en voici deux: un filtrage anti-harmonique La protection des condensateurs de compensation Autres remèdes

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille Réseau Le but est de dépolluer le réseau lorsque le niveau d’harmoniques est trop élevé. pollueur phase neutre

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille on piège les courants harmoniques dans des court-circuits pour harmoniques Réseau pollueurCourt-circuit harmoniques

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille COMPENSATEUR ACTIF d’harmoniques MGE gamme SineWavec 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 Exemple : Modèle SW 20

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille Principe du compensateur actif

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille CONVERTISSEUR PROPRE Le convertisseur propre absorbe un courant sinusoïdal, il possède une commande M.L.I. Charge Convertisseur source Commande M.L.I.

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille AUTRES REMEDES Couplages particuliers des transformateurs Déclassement des appareils

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille Approche possible de la pollution harmonique dans le BTS IRIS REDRESSEUR EXPERIENCE PRESENTATION POWERPOINT i

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 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

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille Le Contrat Emeraude Fixe l’émission de courants harmoniques dans les réseaux publics BT pour les appareils de moins de 16 A par phase I 3 < 2,3 A …. EDF s’engage à fournir une énergie de qualité (THD < 8 %) Les usagers s’engagent à limiter leur niveau de pollution Norme CEI

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille Valeur efficace d’un signal périodique quelconque     n n n IIeff 1 2 Facteur de crête eff I I crête F C = CE QU’IL FAUT MESURER (%) I I THD n n n     Taux global de distorsion

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille Acquisition informatisée MATERIEL NECESSAIRE Pince harmonique Boîtier d ’adaptation Multimètre TRMS

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille FICHE TECHNIQUE DU BOITIER DE RACCORDEMENT neutre fil de terre phase boîtier plastique Câblage d'un ampèremètre TRMS pour la mesure de la valeur efficace du courant FRFR FNFN fiche de sécurité femelle borne IP2X BNBN cordons sécurisés

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille I (mA) (kHz) f Décomposition du courant appelé par un ordinateur F C = 2,4 THD = 158 %

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille Comparaison de la pollution créée par différents matériels ordinateur téléviseur I EFF I CRETE FCFC 0,73 A2,03 A 2,8 0,66 A1,60 A2,4 pont de Graëtz1,74 A5 A2,87

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 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 Application du filtrage passif au cas de l’ordinateur Les composants utilisés : le filtre piège non seulement l’harmonique trois de la charge, mais aussi celui du réseau

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille Visualisation du courant dans le neutre Transformateur à vide

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille

5 juin 2002 Claude Dumortier - Philippe Enjalbert Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille L’ ELECTRONIQUE DE PUISSANCE C’ EST BIEN POUR LE CONFORT DE TOUS MAIS CELA ENTRAINE DES PROBLEMES DE LA CHASSE AUX POLLUEURS EST OUVERTE