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ANALYSE D’HARMONIQUES
Date
Objectifs :
Classe
Gr :
TP n°:
 Analyser les contraintes imposées au réseau par certaines charges non linéaires.
 Analyser des harmoniques.
 Visualiser le courant et les puissances mises en jeu par des récepteurs industriels ou
domestiques.
 Visualiser l'influence des harmoniques de courant sur la forme de la tension.
 Visualiser le courant dans le neutre du réseau.
Pré requis
 Puissances active, réactive, déformante et apparente.
Facteur de puissance et Cos  .
Développement en série de Fourier.
Taux de distorsion harmonique total THD.
Courant dans les charges de type RCD.
Rq: Une notice d'utilisation de l'appareil de mesure harmonique est remise aux étudiants. Celle-ci doit être
étudiée en préparation du T.P.
Conditions de réalisation :  il est nécessaire de posséder une pince harmonique (F27 de Chauvin Arnoux,
F39 ou 41 de Fluke) ou un oscilloscope pour analyse de réseaux (type THS 720P de Tektronix).
Dans la première partie du T.P on utilise un pont redresseur monophasé tout thyristors (ex : RECTIVAR de
Télémécanique) avec un groupe de machines tournantes.
Dans la seconde partie, 3 charges monophasées déformantes identiques telles des lampes fluo compactes, des
micro-ordinateurs, des alimentations à découpage, etc... peuvent convenir.
TRAVAIL
DEMANDE
:
I) Convertisseur d'énergie sur réseau monophasé:
On considère un convertisseur d'énergie PD2 tout thyristor alimenté par le réseau 230V supposé purement
sinusoïdal.
La charge est une machine à courant continu en série avec une inductance de lissage.
I.1) Préparation théorique:
I.1.1) Tracer l'allure de la tension v et du courant i avec  =  /4 en considérant le courant continu dans la
charge
I.1.2) En supposant la valeur crête du courant i égale à 5 A, calculer la valeur efficace de ce courant ainsi que
celle de son fondamental.
I.1.3) Donner la valeur du déphasage entre la tension v(t) et le fondamental du courant i(t) (ce déphasage
correspond au facteur de déplacement de puissance noté DPF).
I.1.4) Donner les valeurs de la puissance active P, de la puissance réactive Q ainsi que la puissance apparente
S.
I.1.5) Calculer le facteur de puissance FP. Déterminer la valeur de la puissance déformante D.
I.1.6) Déterminer le taux de distorsion harmonique (THD) du courant (exprimé par rapport au fondamental).
I.1.7) Rappeler l'intérêt pour l'utilisateur d'obtenir un facteur de puissance proche de 1.
I.2) Vérification expérimentale:
Le convertisseur connecté au réseau EDF alimente une machine à courant continu en série avec une inductance de
lissage. La charge peut être un frein à poudre ou une génératrice selon le matériel disponible.
L'angle de retard à l'amorçage des thyristors sera réglé à  =  /4.
On veillera à ce que la conduction soit continue et le courant suffisamment lissé pour être proche des conditions
de la préparation.
La valeur efficace du courant appelé au réseau sera réglée à 5A.
I.2.1) Réaliser le montage en plaçant les appareils nécessaires à la réalisation des conditions de
fonctionnement ci-dessus (attention au choix de l’ampèremètre). Visualiser l'allure de la tension v(t)
et du courant i(t). Imprimer ces oscillogrammes.
I.2.2) - mesurer précisément la valeur efficace de v(t) et de i(t).
- relever la valeur efficace du fondamental et des principaux harmoniques du courant i(t).
- tracer le spectre du courant i(t).
- mesurer la valeur du facteur de déplacement de puissance.
- Comparer le fp à la valeur de l'angle  .
I.2.3) Mesurer les puissances P, Q et S. En déduire la valeur de la puissance déformante D.
Vérifier ces valeurs en les calculant à partir des résultats de la question précédente.
Comparer aux valeurs de la préparation.
I.2.4) A partir du spectre du courant de i(t), dire si le récepteur dans ce cas de fonctionnement est
compatible avec la norme CEI 61000-3-2.
I.2.5) Mesurer le taux de distorsion harmonique THD de la tension.
Rq: Il est intéressant de consulter la documentation de l'appareil utilisé pour définir s'il est exprimé par
rapport à la valeur efficace du fondamental (cas de la norme) ou par rapport à la valeur efficace totale
de la tension.
Influence des harmoniques de courant sur la forme de la tension.
I.2.6) Mise en évidence du rôle de l'impédance de la ligne d'alimentation sur le taux de distorsion en tension.
On insère entre le réseau d'alimentation et le convertisseur d'énergie une grande longueur de ligne
(bobine de câble de 100m). Observer l'effet des harmoniques de courant sur la nouvelle allure de la
tension aux bornes du récepteur. Mesurer la nouvelle valeur du taux de distorsion harmonique de la
tension. Conclure.
II) Récepteurs monophasés uniformément répartis sur réseau triphasé équilibré
Les 3 lampes sont fluo compactes à ballast électronique (charge de type RCD).
II.1) Réaliser le montage.
II.2) Visualiser l'allure de la tension v(t) et du courant i(t) dans un récepteur.
II.3) Relever le spectre du courant i(t).
II.4) Mesurer la valeur efficace du courant i(t), la puissance absorbée P ainsi que la valeur du facteur de
puissance.
Mise en évidence de la circulation d'un courant dans le neutre.
II.5) Visualiser l'allure du courant dans le neutre. Imprimer l'oscillogramme.
II.6) Mesurer la valeur efficace de ce courant puis relever son spectre.
II.7) A quelle fréquence se situe la première composante du courant dans le neutre ?
II.8) Comparer sa valeur efficace, à celle de même rang, relevée dans une phase.
II.9) Comparer la valeur efficace du courant dans le neutre à celui dans une phase.
II.10) Conclure (section du câble du neutre, calibre de sa protection par rapport aux phases).