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Filtre harmonique actif pour la surchauffe du transformateur
La surchauffe du transformateur est un problème courant dans les systèmes électriques modernes. De nombreux sites vérifient d'abord la charge du transformateur. Ils vérifient également le refroidissement, la section des câbles, la température de la pièce et la ventilation.
Mais le transformateur peut toujours fonctionner à une température élevée.
Dans de nombreux cas, la cause réelle est la distorsion harmonique.
Un filtre harmonique actif aide à réduire la distorsion harmonique en temps réel. Il détecte le courant harmonique et envoie un courant de compensation. Cela améliore la forme d’onde du courant. Cela aide également à réduire la surchauffe du transformateur et à protéger le système électrique.
Les usines et bâtiments modernes utilisent de nombreuses charges non linéaires. Ces charges incluent des variateurs de fréquence (VFD), des systèmes UPS, des redresseurs, des onduleurs solaires, des chargeurs de véhicules électriques, un éclairage LED et des chargeurs de batteries. Ils sont utiles, mais ils peuvent aussi créer de la distorsion harmonique.
Lorsque la distorsion harmonique traverse le transformateur, elle crée de la chaleur supplémentaire. Cela augmente les pertes du transformateur. Cela peut également réduire la durée de vie des équipements.
La surchauffe du transformateur ne signifie pas toujours que le transformateur est trop petit.
Un transformateur peut surchauffer pour plusieurs raisons. Cela inclut la surcharge, une mauvaise ventilation, une température ambiante élevée, un mauvais facteur de puissance, des charges déséquilibrées et la distorsion harmonique.
La distorsion harmonique est souvent négligée. Le système peut sembler normal. La charge peut ne pas sembler trop élevée. Mais la forme d’onde du courant peut toujours être déformée.
Ce courant déformé crée de la chaleur supplémentaire à l’intérieur du transformateur. Il augmente également la contrainte sur les câbles, les disjoncteurs et les appareillages de commutation.
C’est pourquoi la surchauffe du transformateur ne doit pas être vérifiée uniquement par le pourcentage de charge. Les ingénieurs doivent également vérifier la qualité de l’énergie.
Un système électrique normal doit avoir une forme d’onde de courant propre.
La distorsion harmonique modifie cette forme d’onde. Elle se produit lorsque des charges non linéaires consomment le courant sous forme d’impulsions courtes. Ces impulsions créent un courant harmonique.
Le courant harmonique ne produit pas de travail utile. Il ajoute uniquement de la chaleur et des pertes.
À l’intérieur d’un transformateur, la distorsion harmonique peut provoquer :
· courant RMS plus élevé
· température d’enroulement plus élevée
· davantage de pertes dans le transformateur
· conducteurs de neutre chauds
· rendement plus faible
· vieillissement plus rapide de l’isolation
· durée de vie des équipements plus courte
· déclenchements de protections plus fréquents
C’est pourquoi la distorsion harmonique est une cause sérieuse de surchauffe du transformateur.
Un transformateur peut continuer à fonctionner longtemps sous contrainte harmonique. Mais la chaleur endommage lentement l’isolation. Avec le temps, le risque de défaillance augmente.
La plupart de la distorsion harmonique provient des charges non linéaires.
Les charges linéaires consomment le courant de manière fluide. Les charges non linéaires non. Elles tirent le courant par impulsions. Cela crée un courant harmonique dans le système électrique.
Les charges non linéaires courantes incluent :
· variateurs de fréquence
· systèmes UPS
· redresseurs
· onduleurs solaires
· bornes de recharge pour véhicules électriques
· chargeurs de batteries
· machines de soudage
· drivers LED
· alimentations de serveurs
Une seule charge non linéaire peut ne pas provoquer un problème grave. Le risque augmente lorsque plusieurs charges non linéaires partagent le même transformateur.
Cela est courant dans les usines, centres de données, bâtiments commerciaux, sites solaires, stations de traitement d’eau et stations de recharge.
À mesure que les charges non linéaires augmentent, la distorsion harmonique augmente également. Lorsque la distorsion harmonique augmente, la surchauffe du transformateur devient plus probable.
Un filtre harmonique actif est un dispositif de qualité de l’énergie.
Il réduit le courant harmonique en temps réel. Il mesure le courant harmonique dans le système électrique. Puis il envoie un courant opposé pour annuler le courant harmonique indésirable.
Cela aide à nettoyer la forme d’onde du courant.
Un filtre harmonique actif est différent d’un filtre passif. Un filtre passif est fixe. Il est conçu pour certains ordres harmoniques. Un filtre harmonique actif est dynamique. Il s’adapte lorsque la charge change.
Ceci est important dans les systèmes modernes. Les charges changent souvent au cours de la journée. Une usine peut faire fonctionner différentes machines à différents moments. Un centre de données peut avoir des charges UPS et de refroidissement variables. Une station de recharge peut avoir de nombreux chargeurs qui s’allument et s’éteignent.
Un filtre harmonique actif suit ces changements en temps réel.
Un filtre harmonique actif réduit la surchauffe du transformateur en réduisant le courant harmonique.
Lorsque le courant harmonique est plus faible, le transformateur transporte un courant plus propre. Cela réduit la chaleur supplémentaire et diminue les pertes du transformateur.
Un filtre harmonique actif peut aider à :
· réduire la distorsion harmonique
· réduire le risque de surchauffe du transformateur
· réduire le courant de neutre
· réduire l’échauffement des câbles
· améliorer la qualité de l’énergie
· améliorer le rendement du transformateur
· réduire les déclenchements intempestifs
· assurer la protection du transformateur
· prolonger la durée de vie des équipements
La valeur principale est simple. Le transformateur fonctionne sous une contrainte électrique réduite.
Cela rend le filtre harmonique actif utile pour les sites présentant un THDi élevé, des transformateurs en surchauffe, des câbles chauds ou des déclenchements électriques répétés.
La surchauffe du transformateur n’est souvent qu’un seul signe. La distorsion harmonique peut créer d’autres problèmes dans le système électrique.
Les signes d’alerte courants incluent :
· surchauffe du transformateur en charge normale
· valeurs élevées de THDi
· câbles de neutre chauds
· déclenchements répétés des disjoncteurs
· appareillage de commutation chaud
· facteur de puissance instable
· défaillance des bancs de condensateurs
· alarmes UPS
· alarmes VFD
· bruit du transformateur
· contraintes inexpliquées sur les équipements
Si ces signes apparaissent ensemble, le site doit vérifier la distorsion harmonique.
Remplacer le transformateur peut ne pas résoudre le problème. Si le courant harmonique est toujours présent, le nouveau transformateur peut subir la même contrainte.
La protection du transformateur ne doit pas dépendre uniquement des alarmes et des disjoncteurs.
Ces dispositifs agissent alors que le transformateur est déjà sous contrainte. Un filtre harmonique actif aide à réduire la contrainte avant qu’elle ne génère davantage de chaleur.
Cela offre une meilleure protection du transformateur.
Le filtre harmonique actif améliore la qualité de l’énergie en réduisant la distorsion harmonique à la source ou à proximité de la charge concernée. Cela aide à protéger le transformateur et l’ensemble du système électrique.
Pour les systèmes électriques industriels, c’est important. De plus en plus de sites utilisent l’électronique de puissance. Plus d’électronique de puissance signifie plus de charges non linéaires. Plus de charges non linéaires signifie plus de courant harmonique.
Sans atténuation des harmoniques, la surchauffe du transformateur peut devenir un problème à long terme.
Un filtre harmonique actif doit être sélectionné sur la base de mesures réelles.
Avant de choisir la taille du filtre, les ingénieurs doivent vérifier :
· tension du système
· capacité du transformateur
· courant de charge
· niveau de THDi
· niveau de THDv
· principaux ordres harmoniques
· types de charges non linéaires
· courant de neutre
· température du transformateur
· facteur de puissance
· bancs de condensateurs existants
· point d’installation
· plan d’extension futur
C’est important car le dimensionnement du filtre harmonique actif dépend du courant harmonique. Il ne doit pas être basé uniquement sur la taille du transformateur.
Une mesure correcte du site aide à éviter un mauvais dimensionnement. Elle aide aussi à confirmer si la surchauffe du transformateur est causée par la distorsion harmonique, une surcharge, une mauvaise ventilation ou un autre problème.
La surchauffe du transformateur n’est pas toujours un problème de surcharge.
Dans de nombreux systèmes électriques modernes, la surchauffe du transformateur est causée par la distorsion harmonique provenant des charges non linéaires. Ces charges incluent les variateurs de vitesse (VFD), les systèmes UPS, les redresseurs, les onduleurs solaires, les chargeurs de véhicules électriques, les chargeurs de batteries et l’éclairage LED.
La distorsion harmonique crée un courant harmonique. Ce courant harmonique augmente les pertes du transformateur, élève la température, réduit le rendement et raccourcit la durée de vie des équipements.
Le filtre harmonique actif réduit la distorsion harmonique en temps réel. Il améliore la qualité de l’énergie, réduit le risque de surchauffe du transformateur et soutient la protection à long terme du transformateur.
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