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Explication des harmoniques du générateur : pourquoi la distorsion augmente-t-elle avec l’alimentation de secours ?
Une installation peut fonctionner normalement sur le réseau électrique et présenter des problèmes de qualité de l'alimentation après le passage à un groupe électrogène de secours. Les variateurs de fréquence se déclenchent, les systèmes d'alimentation sans coupure signalent des défauts d'entrée et les lumières clignotent, même si la charge n'a pas changé.
Les charges non linéaires génèrent généralement déjà un courant harmonique. Le générateur fournit une source plus faible, ce qui permet à une même distorsion de courant de créer une distorsion de tension plus importante.
Les harmoniques sont des composantes de tension ou de courant dont la fréquence est un multiple de la fréquence fondamentale. Dans un système à 50 Hz, la cinquième harmonique est de 250 Hz.
Les charges non linéaires absorbent le courant par impulsions plutôt que de suivre la forme d'onde de la tension de manière continue. Parmi les charges générant des harmoniques, on peut citer :
variateurs de fréquence
Systèmes UPS
Chargeurs de batterie
Redresseurs
Éclairage LED
Alimentations pour ordinateurs et serveurs
équipement de soudage
Ces charges génèrent un courant harmonique, aussi bien sur le réseau électrique que sur le générateur. La différence réside dans la réponse de la source.
La distorsion de tension produite au niveau d'un bus dépend du courant harmonique et de l'impédance de la source :
Tension harmonique ≈ Courant harmonique × Impédance du système
Le réseau électrique possède généralement une capacité de court-circuit élevée et une impédance relativement faible. Un groupe électrogène de secours présente une capacité de court-circuit bien moindre et une réactance interne plus élevée. Lorsqu'un courant harmonique traverse cette impédance plus élevée, la tension harmonique résultante est plus importante.
La tension perturbée atteint toutes les charges connectées, de sorte que les équipements qui fonctionnaient correctement sur le réseau électrique peuvent mal fonctionner après le transfert.
| Conditions de fonctionnement | Fourniture de services publics | Alimentation du générateur |
|---|---|---|
| Impédance de la source | Généralement bas | Relativement élevé |
| Capacité de court-circuit | Haut | Limité |
| Réponse au courant harmonique | Distorsion de tension plus faible | Distorsion de tension plus importante |
| Sensibilité aux paliers de charge | Inférieur | Plus haut |
| Conditions de résonance | Basé sur l'impédance du réseau | Changer lorsque le générateur est branché |
Le dimensionnement traditionnel des générateurs se concentre sur la puissance active, la puissance apparente et le démarrage du moteur. Ces valeurs ne décrivent pas entièrement une charge non linéaire.
Un système d'alimentation sans coupure (UPS) ou un variateur à six impulsions peut consommer un courant présentant un facteur de crête élevé et des harmoniques de cinquième et septième ordre prédominantes. L'alternateur doit pouvoir supporter ces composantes sans déformation excessive de la tension.
Le choix du générateur doit donc prendre en compte le pourcentage de charge non linéaire, le THD du courant, les paliers de charge et la réactance de l'alternateur, et pas seulement la puissance apparente totale (kVA).
Un générateur de secours peut alimenter un pourcentage élevé de variateurs, de systèmes UPS et de redresseurs, avec une faible charge linéaire susceptible d'en diluer l'effet.
Les redresseurs à six impulsions produisent généralement des harmoniques de cinquième et septième ordre. Les charges électroniques monophasées peuvent générer des harmoniques de troisième ordre qui s'ajoutent au conducteur neutre.
Les conséquences possibles incluent un taux de distorsion harmonique (THD) élevé, une surchauffe du neutre et des déclenchements intempestifs.
En cas de faible charge, l'amortissement du système peut être moindre tandis que les équipements non linéaires représentent un pourcentage important de la demande totale.
Un petit système d'alimentation sans coupure (UPS) peut donc dominer la forme d'onde du bus même lorsqu'il paraît insignifiant comparé à la puissance du générateur.
Tester plusieurs points de fonctionnement ; la charge maximale ne produit pas forcément la pire distorsion.
Les condensateurs de correction du facteur de puissance interagissent avec l'inductance de la source. Lorsque l'impédance de la source change en mode générateur, la fréquence de résonance du système change également.
Un étage de condensateur sans danger sur le réseau électrique peut créer une résonance sur un générateur, amplifiant la distorsion ou faisant sauter les fusibles.
Vérifiez le banc d'étages en particulier pour le mode générateur. Certains étages peuvent nécessiter d'être bloqués, désaccordés ou remplacés par une compensation dynamique.
Les ascenseurs, les soudeuses, les moteurs et les charges cycliques des systèmes d'alimentation sans coupure (UPS) peuvent engendrer des variations rapides de la demande active et réactive.
Le régulateur de tension maintient la tension aux bornes, mais il ne peut pas faire en sorte que le générateur se comporte comme une source d'alimentation secteur robuste. Les harmoniques et les variations de charge peuvent se combiner pour produire des fluctuations et des distorsions de tension.
La capture des formes d'onde et l'analyse des tendances temporelles permettent de distinguer les harmoniques des problèmes de régulation de tension et de séquencement.
| Symptôme lors du fonctionnement du générateur | Cause probable | Que mesurer |
| Alarme d'entrée UPS ou transfert sur batterie | Variation du THD ou de la fréquence à haute tension | THDv, fréquence, forme d'onde |
| Surtension ou défaut d'entrée du variateur de fréquence | Tension déformée ou transitoire de commutation | Forme d'onde de la tension et courant d'entraînement |
| Les fusibles à condensateur grillent | Résonance harmonique ou surintensité du condensateur | Courant du condensateur et spectre harmonique |
| Le conducteur neutre surchauffe | Courant harmonique de troisième ordre ou déséquilibre | Courant RMS neutre et ordres harmoniques |
| Les lumières clignotent lorsque l'équipement se met en marche. | Changements rapides de charge et variations de tension | Évolution de la tension et courant de charge |
| Le générateur fait un bruit inhabituel. | Couple harmonique, vibration ou contrainte magnétique | Distorsion harmonique totale (THD) actuelle et harmoniques individuelles |
Utilisez le même analyseur et le même point de mesure dans les deux modes de fonctionnement, puis comparez les résultats obtenus avec le réseau électrique et avec le générateur.
Enregistrer:
THD de la tension et du courant par phase
Individual harmonic orders
kW, kVAr, kVA and power factor
Phase and neutral currents
Frequency and voltage variation
Generator loading percentage
Capacitor-stage status
Waveforms during major load changes
Include transfer, load pickup, steady operation and the largest expected load step. Additional measurements may be needed at major nonlinear feeders.
The correct solution depends on the distortion source and operating conditions.
| System condition | Possible solution |
| Generator impedance is too high | Select a larger or lower-reactance alternator |
| One drive creates most of the distortion | Install a line reactor, DC choke or dedicated filter |
| Many changing nonlinear loads share one bus | Apply an Active Harmonic Filter |
| Capacitors create resonance risk | Use a properly engineered detuned bank or change generator-mode logic |
| Large loads connect simultaneously | Sequence load pickup after transfer |
| True power factor remains low | Separate harmonic distortion from reactive power demand |
| Sensitive equipment shares a distorted bus | Separate feeders or provide suitable power conditioning |
An Active Harmonic Filter must be sized from measured harmonic current and verified across the generator’s voltage and frequency range. Its current transformers must measure the intended compensation point.
A generator can have inherent distortion, but nonlinear loads are often the main harmonic-current source. Higher generator impedance converts that current into greater voltage distortion.
The acceptable level depends on applicable requirements and equipment sensitivity. Review individual harmonic orders as well as total voltage THD.
A larger generator may reduce voltage distortion, but alternator reactance, loading and the harmonic spectrum also matter. Size alone is not a guarantee.
Yes, but generator-mode resonance must be checked. Excessive capacitance may also cause leading power factor or voltage-control problems.
Install it near a dominant nonlinear load or at a common bus. The correct location depends on which part of the system requires harmonic-current reduction.
Harmonic distortion often increases on backup power because a generator is electrically weaker than the utility network.
Le diagnostic doit prendre en compte l'impédance de la source, le pourcentage de charge non linéaire, le courant harmonique, l'interaction du condensateur et les paliers de charge, et pas seulement la puissance apparente (kW) et la puissance apparente (kVA) du générateur.
La solution peut impliquer le choix du générateur, le séquencement des charges, la compensation du désaccord, l'atténuation des perturbations côté entraînement ou un filtre harmonique actif. Maîtriser la qualité de l'énergie dès la conception est plus fiable que de procéder à des dépannages après la mise en service.
réseau ipv6 pris en charge
