Resume_STS2_02_Qualite_de_l`energie

RESUMÉ sur LA QUALITÉ DE L’ÉNERGIE
I)
Augmentation du facteur de puissance, baisse de tan , baisse de Q
S’
II) Mécanismes de transmission (ou couplage) des perturbations
II.1)
Q QC
S
Usage des condensateurs de relèvement du facteur de puissance

Q’
’
Définition des perturbations en mode différentiel ou commun
Mode différentiel
Mode commun
Equipement
Ip
Equipement
Ip1
Ip2
Ip
Ip1+Ip2
II.2)
Perturbations conduites transmises (ou couplées) par liaison directe ou impédance commune
Réseau
+
Impédance réseau
imd1 +imc/2
Couplage direct en
mode différentiel et
commun
imd1 -imc/2
imd3 +imc3/2
imd3 -imc3/2
Couplage par
impédance commune
en mode différentiel
et commun
imd2 -imc2/2
Source
imd2 +imc2/2
imc=imc1+imc2+imc3
imc1
U1
ZPE1
U2
ZPE2
Couplage conduit capacitif ou diaphonie capacitive :
deux plans proches
Victime
Victime
imc2
imc3
U3
ZPE3
Couplage conduit inductif ou diaphonie inductive :
Deux fils proches
1
II.3)
Perturbations rayonnées transmises par (ou couplées) par liaison directe ou impédance commune
Transmission (ou couplage) par rayonnement (ou champ)
Tout champ électromagnétique est composé d’un champ électrique et d’un champ magnétique :
Dipôle électrique
Source de tension :E>>H
Haute impédance : antenne
Boucle << 
Dipôle magnétique
Source de courant :H>>E
Faible impédance
III) Nature des sources de perturbations
III.1)
Charges non linéaire qui génèrent des harmoniques, :
Les systèmes à inductances à noyaux de fer déforment le courant
D’une manière générale lorsque des organes commutants sont mis en jeux.
En particulier les redresseurs : les harmoniques présents sont tels que h   n  p   1 (avec n et p est le
nombre de bras du redresseur)
III.2)
Les fluctuations et coupures de tension
Les harmoniques de courant créent
une chute de tension dans
l’impédance de la source
Z
E
u
In
U
Fluctuation de
tension ±10%
III.3)
III.4)
III.5)
III.6)
Flicker
Les signaux transmis sur le réseau
Les composantes continues du réseau dues aux redresseurs
Les déséquilibres de phase
Les transitoires : déclenchement , commutation, choc de foudre
IV) Effets des perturbations




Perturbation d’un signal par impédance commune
Perturbation d’un signal par couplage inductif
Les effets instantanés des harmoniques
o Défauts de fonctionnement sur les systèmes électroniques, les tensions harmoniques peuvent perturber
les dispositifs de régulation.
o Vibrations, bruits
Les effets à termes des harmoniques
o l’élévation de la résistance apparente de l’âme avec la fréquence,;
o l’élévation des pertes diélectriques dans l’isolant avec la fréquence,
o Les harmoniques de rang multiples de 3 étant en phase, ils s’ajoutent algébriquement dans le neutre.
o Pertes supplémentaires dans les machines et transformateurs, (cuivre et fer) et présence de couple
pulsatoires
o Echauffement et vieillissement des condensateurs
2
V)
Solutions et recommandations CEM
V.1)
Inductances de lissage
Les inductances de lissage (en BF) et les ferrites ou inductances de choc (en HF )
font barrage aux perturbations à l'aide d'une self montée en série avec le circuit.
Z  L f  , si la fréquence f augmente, l'impédance Z augmente
V.2)
I1
I2
I3
Filtre passifs
Filtre bouchon ou shunt résonant (en BF)
Canaliser les perturbations avec un filtre bouchon (L en série avec C) tel que la
fréquence de résonance de ce filtre
fr 
1
soit égale au premier
2 LC
harmonique à éliminer.
Filtre amorti (en BF)
Le montage d'un nombre élevé de shunts résonants en batterie n'étant pas
économique, la solution est de faire appel à un filtre large bande.
Le filtre amorti d'ordre deux est constitué d'un shunt résonant auquel est
adjointe une résistance d'amortissement.
La fréquence de résonance d'un tel filtre est :
fr 
1  Rr
2 r R 2  1 LC


L1
L2
L3
L, r
C
V.3)
R
L, r
C
R
L, r
R
C
Filtres actifs
Un filtre actif est un convertisseur statique qui permet
d’injecter dans le réseau des harmoniques en opposition de
phase et d’amplitude afin que l’onde résultante soit
sinusoïdale.
3
V.4)
Filtrage HF ou filtres RFI en modes différentiel commun et mixte
Les filtres de haute fréquence (100KHz à 30MHz) sont ceux que l'on trouve
maintenant systématiquement à l'arrivée secteur des appareils pour
l'amélioration des équipements en matière de CEM.
Ils sont du type passe-bas. Leur fonctionnement repose sur le principe du pont
diviseur
V.5)
Inductance antiharmonique de protection des condensateurs de redressement de fp
Protection des condensateurs de compensation d’énergie
réactive (suite au phénomène de résonance
 une résonance parallèle appelée anti-résonance pour la
fréquence :
f ar 

Selfs antiharmonique
1
2  L  LCC  C
Batterie de condensateurs
(Relèvement facteur
de déphasage)
une résonance série dans la branche LC, pour la
fréquence
fr 
1
2 LC
L
Lcc
R
Ih
C
V.6)
Confinement des harmoniques
Il s'agit de limiter la circulation des courants
harmoniques à une partie aussi petite que possible
de l'installation.
 Transformateur YZn
L'utilisation d'un transformateur dont le
primaire est couplé en étoile et le secondaire
en zigzag permet d'éliminer au primaire les
courants de pulsation 3k.
V.7)
ip1
ip2
ip3
is3
is1
is2
is1
is2
is3
Prélèvement sinusoïdal
Le prélèvement sinusoïdal est une technique qui permet aux convertisseurs statiques d'absorber un courant très
proche d'une sinusoïde.
V.8)
o
o
o
o
o
o
o
o
o
Techniques de câblage
Continuité et maillage dense des masses
Choix du Schéma de Liaison à la Terre : IT ou TT
Groupe et types de câbles adaptés ( blindés torsadés)
Réduction du couplage inductif par réduction des boucles et paires torsadées
Cheminements distincts des câbles de natures différentes et qui se croisent à angle droit le cas échéant
Implantation des constituants séparant commande et puissance.
Connectique soignées des blindages et des filtres
Blindages :Réduction du couplage capacitif, magnétique, ou amagnétique
Suppression surtension transitoires (parasurtenseurs et ecreteurs)
VI) Les méthodes d’investigations
o
o
o
Mesures des perturbations conduites : sonde de courant très sensibles
Mesures des perturbations rayonnées ; par antenne
L'analyseur de spectre ou de réseau
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