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Les charges non linéaires, en particulier dans les environnements industriels et commerciaux, contribuent de manière significative aux problèmes de qualité de l'énergie électrique. Un excellent exemple de charge non linéaire est l'alimentation à découpage (SMPS), qui est aujourd'hui répandue dans la plupart des équipements électroniques numériques. Contrairement aux charges linéaires, les charges non linéaires consomment du courant de manière non sinusoïdale, conduisant à la génération de courants harmoniques.
Le SMPS, en consommant du courant sous forme d'impulsions plutôt que sous forme de flux régulier et continu, génère des courants harmoniques qui déforment la forme d'onde de tension. Cette distorsion devient particulièrement problématique lorsque des densités élevées utilisent des unités SMPS, car elles peuvent contribuer de manière significative à la distorsion de tension dans le système électrique.
La figure 8-1 illustre ce phénomène, où la consommation de courant pulsé d'un SMPS monophasé entraîne une distorsion de tension, communément appelée tension plate. Cela se produit parce que le courant est consommé principalement au sommet de la forme d’onde de tension pour charger le condensateur de lissage.
En conséquence, la chute de tension se produit uniquement au pic de la forme d'onde en raison de l'impédance du système, ce qui conduit à un pic de tension aplati. Une telle distorsion peut réduire la tension du bus CC du SMPS, compromettre sa capacité de gestion des perturbations de puissance et augmenter à la fois la consommation de courant et les pertes I²R.
Chez YT Electric, nous comprenons les défis posés par les charges non linéaires et l'importance de maintenir la qualité de l'énergie. Nos filtres de puissance active basse tension et générateurs de variables statiques (SVG) sont conçus pour résoudre ces problèmes directement en atténuant les effets nocifs des courants harmoniques et de la distorsion de tension.
Nos filtres de puissance actifs basse tension sont conçus pour surveiller et filtrer activement les courants harmoniques générés par des charges non linéaires telles que SMPS. En injectant des courants égaux mais opposés pour annuler les harmoniques, ces filtres garantissent que votre système électrique reste propre et stable, réduisant ainsi les risques associés à l'aplatissement de la tension et à d'autres formes de distorsion.
Avantages clés :
Nos générateurs statiques Var sont conçus pour fournir une compensation dynamique de la puissance réactive, ce qui est crucial pour maintenir la stabilité de la tension dans les systèmes avec des charges fluctuantes. Les SVG réagissent rapidement aux changements des conditions de charge, fournissant ou absorbant la puissance réactive selon les besoins pour maintenir des niveaux de tension optimaux.
Avantages clés :
To better understand the impact of non-linear loads like SMPS, it's essential to analyze the behavior of harmonic currents as they flow through the distribution system's various impedances. According to Fourier analysis, the 2-pulse current drawn by the SMPS rectifier comprises a fundamental frequency component along with all odd harmonics (3rd, 5th, 7th, 9th, 11th, etc.).
When modeling the distribution system, each SMPS can be seen as a generator of harmonic currents. These harmonic currents, when injected into the power system, interact with the system impedance, leading to voltage drops at corresponding harmonic frequencies. This relationship is governed by Ohm’s Law (Vh = Ih x Zh), where:
Figure 8-2 highlights how system impedance relates to the voltage and current distortion components within a typical power system. By applying Parseval’s Theorem, we can calculate the RMS value of voltage or current distortion, which is essential for determining Total Harmonic Distortion (THD).
THD is a critical metric in analyzing power quality. It’s typically expressed as a percentage of the fundamental component's value. For voltage total harmonic distortion (Vthd), the formula is:
Similarly, current total harmonic distortion (Ithd) is calculated as:
Voltage distortion is influenced by both system impedance and the amount of harmonic current within the system. Higher system impedance, often caused by factors like long cable runs, high-impedance transformers, or weak power sources such as diesel generators, results in greater voltage distortion.
In Figure 8-2, we observe that voltage distortion peaks at the loads themselves. This occurs because the harmonic currents face the full system impedance at this point, which includes cables, transformers, and sources. A common misconception is that low voltage distortion at the service entrance implies minimal distortion at the loads, but this is not necessarily the case. Keeping system impedances low when managing non-linear loads is crucial to mitigate voltage distortion.
To effectively reduce voltage distortion, two approaches are recommended:
Comprendre la relation entre les charges non linéaires, les courants harmoniques et la distorsion de tension est essentiel pour maintenir la qualité de l'énergie dans les systèmes électriques modernes. En incorporant les filtres de puissance active basse tension et les générateurs de variables statiques de YT Electric, vous pouvez réduire considérablement les effets néfastes de la distorsion de tension, garantissant ainsi une alimentation électrique stable et fiable, même dans des environnements présentant de fortes densités de charges non linéaires.
Si vous avez des demandes de renseignements ou des questions, n'hésitez pas à nous contacter : sales@yt-electric.com
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