Comprendre l’importance de la qualité de l’énergie dans le contexte de l’efficacité des moteurs et des équipements électriques est crucial. La qualité de l'énergie est évaluée à travers plusieurs paramètres clés, notamment les harmoniques, le déséquilibre de tension et les fluctuations de tension. Dans un système à courant alternatif (AC), l'interaction entre le potentiel de tension et le courant à travers le circuit de charge est décrite par la fréquence et l'amplitude. La fréquence du courant correspondra à la fréquence de la tension si la résistance ou l'impédance de la charge ne change pas. Dans les charges linéaires, telles que les résistances, les condensateurs ou les inductances, où le courant et la tension partagent la même fréquence, le système se comporte de manière prévisible.
Cependant, les charges non linéaires, comme les alimentations à découpage, les transformateurs qui saturent, les condensateurs de charge et les convertisseurs utilisés dans les entraînements moteurs, introduisent de la variabilité. À mesure que l'amplitude de la tension fluctue et que l'impédance de la charge change, la fréquence du courant varie également, créant une forme d'onde de courant complexe.
Les harmoniques sont des fréquences de tension et de courant supplémentaires qui se superposent aux formes d'onde sinusoïdales standard de tension et de courant. Ces fréquences sont généralement des multiples entiers de la fréquence de base, qui est de 50 Hz dans de nombreuses régions du monde. Les harmoniques sont générées par des charges non linéaires, souvent appelées « charges de commutation », car le courant ne varie pas de manière régulière avec la tension comme il le ferait dans de simples charges résistives ou réactives. Chaque fois que le courant est activé et désactivé, une impulsion de courant est produite, ce qui donne lieu à une forme d'onde pulsée contenant un spectre de fréquences harmoniques, y compris les 50 Hz fondamentaux et leurs multiples.
Les formes d'onde à haute fréquence, collectivement connues sous le nom de distorsion harmonique totale (THD), n'effectuent aucun travail utile et peuvent poser problème. Même si la distorsion du courant causée par les charges non linéaires a un effet minime sur les autres charges d'une installation, son impact sur les systèmes de distribution peut être grave en raison de l'augmentation du flux de courant, entraînant des pertes plus élevées dans les composants du système électrique du client et du service public.
Les sources d'harmoniques comprennent diverses charges non linéaires :
- Convertisseurs et redresseurs de puissance statique que l'on trouve dans les alimentations sans coupure (UPS), les chargeurs de batterie et les applications similaires.
- Fours à arc utilisés dans la transformation des métaux.
- Electronique de puissance pour contrôler les moteurs, tels que les variateurs AC et DC.
- Ordinateurs et autres appareils électroniques.
- Transformateurs saturés, où la saturation magnétique peut provoquer un comportement non linéaire.
- Éclairage fluorescent, en particulier les anciens modèles de ballast.
- Équipements de télécommunications, notamment commutateurs et amplificateurs.
Les effets des harmoniques sur les différents éléments du réseau sont multiples. Lorsque des courants harmoniques traversent un équipement :
- They cause additional losses due to their higher frequency. Devices with laminated cores, like motors and transformers, experience higher losses because of the higher frequency of the harmonic current.
- In cables, the skin effect causes harmonic currents to flow along the outer skin of the conductor, leading to overheating.
- Harmonics can trigger false tripping of protective relays and the failure of capacitors installed in the distribution system for power factor correction.
- Certain harmonic currents, such as the 5th harmonic, have a reverse phase sequence, which can result in inaccurate meter readings. Similarly, in a network with significant harmonic pollution, a conventional induction motor may not generate sufficient torque due to harmonic currents producing counteracting torque.
- Higher order harmonics can interfere with telecommunications systems. When a telephone line runs parallel to a power line carrying harmonics, it can introduce noise into the telephone line, a phenomenon known as telephonic interference.
- A heavily polluted voltage waveform can lead to the malfunction of devices such as thyristors, whose operation depends on the zero crossing of the voltage waveform. This can result in commutation failures in thyristors.
- High harmonic content leads to a lower power factor. The displacement power factor is determined by the angle between the fundamental component of current and voltage, while the total power factor is affected by the presence of harmonic currents. In linear loads, the power factor and displacement power factor are equal, but for loads generating significant harmonics, the total power factor is significantly lower.
- Zero-sequence currents, such as third harmonic currents, tend to flow in the neutral wire of a three-phase, four-wire system. Most domestic and commercial loads that are non-linear in nature generate substantial amounts of third harmonic current, which can overheat the neutral conductor and potentially melt it. Under extreme conditions, the neutral current can surpass 1.5 times the normal line current.
- Harmonic currents can affect generators as well, especially those operating at maximum capacity without significant margin to absorb the additional heating losses caused by harmonic currents. Such losses can degrade the insulation of electrical equipment over time.
The cumulative impact of these effects highlights the importance of monitoring and managing harmonics to ensure optimal power quality and system reliability. By mitigating harmonics, one can prevent equipment damage, reduce energy waste, and improve the overall performance of electrical systems.
YTPQC-AHF
Active Harmonic filters are highly effective in addressing and resolving the aforementioned harmonic issues. They are specifically designed to detect and counteract the negative impacts caused by harmonics, ensuring a more stable and clean power supply.
En filtrant activement les composants harmoniques, les filtres de puissance actifs contribuent à maintenir la qualité et l'intégrité du système électrique, en minimisant les perturbations et les dommages potentiels que les harmoniques peuvent entraîner. Leur application est cruciale dans diverses industries et systèmes électriques pour obtenir des performances et une fiabilité énergétiques optimales.
Le filtre harmonique actif fonctionne en surveillant en permanence la forme d'onde du courant et en injectant des courants de compensation pour annuler les harmoniques. Le processus implique :
Si vous souhaitez en savoir plus sur les harmoniques ou si vous avez d'autres questions, n'hésitez pas à nous contacter :sales@yt-electric.com à tout moment. Notre équipe de professionnels se consacrera à vous fournir une assistance.
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