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Avec l’adoption croissante de technologies économes en énergie, l’électronique fait désormais partie intégrante des systèmes électriques modernes. Les alimentations à découpage (SMPS) dans les équipements de bureau et l'éclairage LED, les variateurs de fréquence/vitesse (VF/SD) pour les moteurs à induction et les onduleurs qui convertissent l'énergie CC des cellules photovoltaïques en CA à fréquence secteur sont d'excellents exemples de la façon dont ces systèmes améliorent la puissance. efficacité d'utilisation. Cependant, un inconvénient majeur de ces dispositifs électroniques est leur fonctionnement non linéaire, qui conduit à la génération d'harmoniques, c'est-à-dire des formes d'onde déformées qui augmentent le contenu harmonique total de la tension et du courant. Ces harmoniques, si elles ne sont pas correctement gérées, peuvent se propager en amont dans les lignes d'alimentation, impactant les transformateurs en provoquant un échauffement excessif et un vieillissement accéléré. Dans des cas extrêmes, cela peut entraîner de graves dommages ou une panne de l'équipement.
Cet article présente trois mesures clés pour évaluer l'impact de l'échauffement harmonique actuel sur les transformateurs : le facteur de perte harmonique, le facteur K et le facteur K. Ces mesures aident à évaluer la manière dont les harmoniques contribuent à l'échauffement du transformateur, permettant ainsi de prendre des décisions plus éclairées dans la gestion de la santé et de la longévité du transformateur. .
Considérons un transformateur évalué à 200 A connecté à un variateur de vitesse (VSD), dont le spectre de courant d'entrée imite celui d'un redresseur à six impulsions et est normalisé à 104,1 A RMS. Dans ce scénario, la perte nominale par courants de Foucault (PEC-R), ainsi que d'autres coefficients tels que e et q, sont définis respectivement sur 10 %, 0,1 et 1,7. Les mesures de déclassement des harmoniques du transformateur (facteur de perte harmonique (FHL), facteur K, facteur K et autres) sont calculées à l'aide d'équations prédéfinies pour évaluer l'impact des harmoniques sur les performances du transformateur.
Conformément à la norme IEEE C57.110-1998, le nombre d'harmoniques maximum est plafonné à 25 en raison de l'importance croissante de l'effet cutané aux fréquences plus élevées, ce qui conduit à des valeurs prudentes pour les prévisions de perte par courants de Foucault, en particulier au-dessus de la 19e harmonique. Comme l'illustre la figure 1, les mesures de déclassement des harmoniques augmentent à mesure que le nombre d'harmoniques augmente. Par exemple, à la 25e harmonique, les valeurs de FHL, K Factor, FHL-STR et Factor K sont respectivement de 8,35, 2,26, 1,34 et 1,15.
L'impact cumulé des harmoniques sur les transformateurs peut être observé dans les facteurs de déclassement. La figure 2 souligne que les transformateurs de type sec sont confrontés à un facteur de déclassement de 77,4 %, tandis que les transformateurs à huile s'en sortent légèrement mieux avec un facteur de déclassement de 87,2 %. Ces facteurs de déclassement se traduisent par des courants de fonctionnement équivalents de 155 A pour les transformateurs de type sec et de 174 A pour les transformateurs à huile. Cela montre que les transformateurs à huile sont mieux équipés pour gérer les harmoniques, même si les deux types subissent toujours une diminution de capacité en raison de la présence d'harmoniques.
Pour atténuer les effets néfastes des harmoniques sur les transformateurs et prolonger leur durée de vie opérationnelle, YT Electric propose une solution de pointe sous la forme de Filtres d'harmoniques actifs (AHF). Ces appareils surveillent et filtrent activement les harmoniques nocives avant qu’elles ne puissent se propager dans les transformateurs et autres équipements sensibles. En installant l'AHF de YT Electric, les installations peuvent réduire considérablement la distorsion harmonique dans leurs systèmes électriques, améliorer l'efficacité énergétique et empêcher la surchauffe des transformateurs, minimisant ainsi le besoin de déclassement coûteux et réduisant le risque de panne d'équipement. Cette solution est idéale pour les industries qui dépendent fortement des VSD, SMPS et autres charges non linéaires, garantissant une distribution d'énergie fluide et fiable, même dans des systèmes complexes.
L'intégration des filtres harmoniques actifs de YT Electric préserve non seulement la santé des transformateurs, mais améliore également la qualité globale de l'énergie de votre infrastructure électrique.
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