vv

1. La Qualité de l’Energie
10 102
103
104
105
106
107
108
109
Redresseur BF Découpage Commutations f (Hz)
150 kHz
HF conduites
RF rayonnées
30 MHz
3 GHz
BF conduites
S
D
P
Q
1

D

2. Relèvement du facteur de puissance
S
S’

’
Q
Q’
QC

3. Notions importantes
 Modélisation d’un câble
e
66
e
f

50 Hz : e = 9,3 mm importance de la section
400 Hz : e = 3,3 mm
1 Mhz : e = 66 µm importance du périmètre
 Effet de peau
Tout conducteur peut se comporter en antenne ou récepteur
si sa longueur est un multiple du quart de la longueur d’onde le parcourant
 Effet d’antenne
L r
C
Câble Modélisation
Masse
Ame conductrice
Isolant
R

4.  Mode différentiel
Equipement
Ip
Ip
Modèle
Equipement
Ip1
Ip2
Ip1+Ip2
 Mode commun (90%) Modèle
Définition des modes de transmission

5. Mécanismes de transmission
 Perturbations conduites
Liaison directe
U1
Source Victime Victime
Réseau
+
Impédance réseau
imc=imc1+imc2+imc3
imc1
imc2
imc3
imd1 +imc/2 imd1 -imc/2
ZPE1 ZPE2 ZPE3
U2 U3
imd3 +imc3/2 imd3 -imc3/2
Couplage direct en
mode différentiel et
commun
Couplage par
impédance commune
en mode différentiel
et commun
imd2 +imc2/2
imd2 -imc2/2
Impédance commune
Couplage capacitif Couplage inductif
Couplage résistif

6. Mécanismes de transmission
 Perturbations rayonnées
Couplage capacitif Couplage inductif

7. Nature des sources de perturbations
 Les harmoniques de courant
Four à arc
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Rang
I1 / In
Spectre
continu
Eclairage
Tubes fluorescents
Lampes à vapeur HP
Redresseur
monophasé à diodes
avec filtrage,
alimentation à
découpage
Micro-informatique
Télévisions
Lampes à ballast
électronique
Les harmoniques générés par des redresseurs sont tels que
  1
h n p
  
(avec n et p est le nombre de bras du redresseur)

8. Présence des harmoniques 3 dans le
neutre
V1N
V2N
V3N
V1Nh3
V2Nh3
V3Nh3

9. Nature des sources de perturbations
 Les fluctuations et coupures de tension
Du aux chutes de tension (appel de courant)
dans l’impédance de source
Fluctuation de
tension 10%
±
Flicker
E
Z In
u
U

Les variations de fréquence
Les signaux transmis sur le réseau
Les déséquilibres de phase
Les composantes continues du réseau
Les transitoires
Dues
• aux commutations
• aux choc de foudre
• aux décharges électrostatiques

10. Les effets des perturbations
 Perturbation d’un signal par impédance commune

11. Les effets des perturbations
 Perturbation dues aux harmoniques
Défauts de fonctionnement
• Perturbation des dispositifs de régulation.
• Dérangement des commutations des thyristors
• Les liaisons et les équipements “courants faibles” par diaphonie inductive.
• Les compteurs d’énergie à induction
• Courants harmoniques dans le neutre entraîne une chute de tension dans ce conducteur.
• Claquage de condensateurs à cause de résonance sur des harmoniques
Vibrations, bruits
• Les courants harmoniques génèrent des couples vibratoires, des bruits, dans les appareils
électromagnétiques.
• Des couples mécaniques pulsatoires dus aux champs tournants harmoniques.
rang 3k+1 : systèmes triphasés directs (couple moteur pulsatoire)
rang 3k-1 : systèmes triphasés inverses (couple de freinage)
rang 3k : systèmes homopolaires (couple de freinage)
Effets à long terme
• L’élévation de la résistance avec la fréquence dû à l’effet de peau ;
• Les pertes des câbles traversés par des courants harmoniques sont majorées,
• l’élévation des pertes diélectriques dans l’isolant avec la fréquence,
• Tous les équipements soumis à des harmoniques ont des pertes accentuées
• Les harmoniques de rang 3 s’ajoutent algébriquement dans le neutre donc surcharge
• Claquage des condensateurs suite à la résonance de ceux-ci avec le réseau

12. Remèdes
 Filtrage
Par inductance de lissage
Une self LS montée en série avec le circuit, si la fréquence f
augmente, l'impédance Z augmente. Elle limite tous les rangs
d'harmoniques présents. L'inductance de ligne augmentant, la
distorsion en tension aux bornes de la charge augmente également
La version HF de ce procédé est la ferrite
Filtre bouchon
Canaliser les perturbations avec un filtre bouchon (Lp en
série avec Cp ) tel que la fréquence de résonance de ce
filtre soit égale au premier harmonique à éliminer.
Une variante est le filtre amorti qui dissipe l’énergie des
harmoniques dans une résistance.
Filtre actif
Détecte les harmoniques pour les
réinjecter en opposition de phase
(efficace mais onéreux)
NB en HF
De nombreux filtres passifs (type
passe bas) existent.

13. Remèdes
 Filtrage
Protection des condensateurs par ajout d’une
inductance anti harmonique
(LAH) pour réaliser l’accord du circuit LAH à une
fréquence pauvre en harmonique pour supprimer les
risques de forts courants harmoniques dans les
condensateurs en montant en série avec le condensateur
une inductance dite anti-harmonique (LAH).
Suppression des harmoniques du neutre
Par ajout de transformateurs Yzn ou Dyn
is1
is2
is3
is3
is1
is2
ip1
ip2
ip3
Ih5, Ih7 Ih5, Ih7
2Ih5, 2Ih7
Ih5, Ih7
Ih5, Ih7
Ih5=0, Ih7=0
-Ih5, -Ih7
Dyn11

14. Remèdes
 Filtrage
L’absorption sinusoïdale
T
Asservissement
u
I
u
I référence I

15. Remèdes
Choix technologiques
Choix des masses
Continuité des masses
Choix du Schéma de Liaison à la Terre
Suppression des tension transitoires
Les parasurtenseurs
Les éclateurs
Les tubes à décharge de gaz
Les varistances
Les diodes de protection
Blindages
Réduction du couplage capacitif
Blindage magnétique
Blindage amagnétique
Connectique
Connexion des chemins de câbles
Connexion blindages
Connexion des filtres
Câblage
Groupe et types de câbles préconisés
Réduction du couplage inductif
Cheminement des câbles
Implantation des constituants

16. Investigation
Mesures des perturbations conduites
L’analyseur de spectre

17. Les normes
Rang
harmonique
Taux individuel d'harmonique (%)
Réseau public Installations industrielles
BT HT Matériel
classe 1
Matériel
classe 2
Matériel
classe 3
2 2 1,5 2 2 3
3 5 2 3 5 6
4 1 1 1 1 1,5
5 6 2 3 6 8
6 0,5 0,5 0,5 0,5 1
7 5 2 3 5 7
8 0,5 0,2 0,5 0,5 1
9 1,5 1 1,5 1,5 2,5
10 0,5 0,2 0,5 0,5 1
11 3,5 1,5 3 3,5 5
12 0,2 0,2 0,2 0,2 1
13 3 1,5 3 3 4,5
Taux de
distorsion global
(%)
8 3 5 8 10
normes CEI 1000-2-2 (BT) et CEI 1000-2-4 (installations industrielles)
Rangs Hn (%)
Pairs Impairs
2 2
3 4
4 1
> 4 0,5
5 5
7 5
9 2
11 3
13 3
>13 2
Maximum du tarif vert EDF (utilisateur