Station de surpression Surpres1

INSTALLATION D'ECLAIRAGE
SALLE DE SPECTACLE
COMPENSATION D'ENERGIE REACTIVE
CONSEQUENCE DES COURANTS HARMONIQUES
SUR CONDENSATEURS DE COMPENSATION D’ENERGIE REACTIVE
SELF ANTI-HARMONIQUE
Compte rendu de TP - Fiche de formalisation
Lycée Colbert - Tourcoing
BTS Electrotechnique
Fiche de formalisation – tp harmoniques – self anti-harmonique.doc
Projecteurs à lampes halogène
PREPARATION
I. IDENTIFIER les procédés élémentaires exploités dans le système HARMOTRIS.
>
II. RAPPELER les caractéristiques des éclairages à disposition sur HARMOTRIS.
>
III. On désire réaliser des mesures et relevés de courants et de puissances.
L'installation est alimentée par un réseau 3~ 400V 50Hz).
3.1) CONTROLER avec l'aide de la documentation technique, que les appareils
de mesure (oscilloscope, analyseur de réseau, ... ) mis à votre disposition,
sont d’une catégorie qui vous permet de réaliser EN SECURITE des relevés et
mesures de courants, de puissances sur un réseau 3~ 400V alimentant le système
HARMOTRIS.
>
3.2) Compléter le schéma de câblage des appareils de mesures permettant de relever :
- les mesures des courants (phases + neutre) et puissances en tête d'installation.
(on utilisera l'analyseur de réseau LEM A3Q).
- les chronogrammes courant et tension sur le départ gradateur 3 + halogène 3.
Distribution en
tête d'installation
Départ gradateur 3 + halogène 3
> FAIRE VERIFIER LE SCHEMA PAR LE PROFESSEUR.
ESSAIS
GRADATEUR + PROJECTEUR À LAMPE HALOGÈNE 3.
mesures et analyse du courant, des puissances et énergies
MESURE 1 : Gradateur 3 à pleine charge
Chronogrammes "tension - courant" sur le départ gradateur + halogène 3 :
>
V
I
P
Q
S
TDHi
FP
Relever le spectre harmonique du courant sur la phase alimentant le gradateur + halogène 3 :
>
* Construire le diagramme de Fresnel (triangle des puissances) obtenues.
DPF
MESURE 2 : Gradateur 3 à mi-charge
V
I
P
Q
S
TDHi
FP
Relever le spectre harmonique du courant sur la phase alimentant le gradateur + halogène 3 :
>
Relever les valeurs efficaces des courants :
Ih1 (fondamental)
Ih3 (harmonique rang 3)
Ih5 (harmonique rang 5)
Ih7 (harmonique rang 7)
* Construire le diagramme de Fresnel (triangle des puissances) obtenues.
ANALYSE DES RESULTATS
Préciser les conséquences sur le courant et les puissances, lorsque le gradateur fonctionne
à mi-charge.
>
Préciser si ces conséquences ont une incidence sur le dimensionnement des appareillages
et de l'installation en général.
>
DPF
Préciser aussi les conséquences pour l'utilisateur, lorsque le gradateur fonctionne à mi-charge.
>
SOLUTION PERMETTANT DE MINIMISER LA PUISSANCE RÉACTIVE.
Mesures du courant et des puissances appelés avec cette solution.
SOLUTION : compensation de la puissance réactive par batterie de condensateurs ( C41,C42)
(L41 shuntée par KM9)
1) Rappeler la limite tolérée par le fournisseur d'électricité en matière de facteur de puissance,
au delà de laquelle, l'énergie réactive est facturée.
>
2) Calculer la puissance réactive que doit avoir la batterie de condensateur, pour respecter la
limite précédente avec le gradateur + halogène 3.
>
3) Préciser la valeur de la capacité de la batterie de condensateurs correspondante.
>
MESURE : Gradateur 3 à mi-charge et condensateurs C41 et C42 en service (L41 hors service)
V
I
P
Q
S
TDHi
FP
Relever le spectre harmonique du courant sur la phase alimentant le gradateur + halogène 3 :
>
DPF
Relever les valeurs efficaces des courants :
Ih1 (fondamental)
Ih3 (harmonique rang 3)
Ih5 (harmonique rang 5)
Ih7 (harmonique rang 7)
* Construire le diagramme de Fresnel (triangle des puissances) obtenues.
ANALYSE DES RESULTATS
Conclure sur le rôle des condensateurs de compensation.
>
Les courants harmoniques sont-ils toujours présents ?
>
CONSÉQUENCES DES COURANTS HARMONIQUES DANS LA BATTERIE DE CONDENSATEURS.
Solution de protection des condensateurs
(si temps restant)
Les selfs L11,L12 et L13 sont souvent présentes dans les installations industrielles. Elles permettent
(devant un variateur ou un onduleur) de lisser les courants harmoniques et de s'affranchir de
l'impédance des réseaux amonts.
Par contre, vis à vis des condensateurs de compensation réactive avec présence de courants
harmoniques, elles provoquent un effet de résonnance entraînant une surcharge dans ceux-ci.
MESURE : Gradateur 3 à mi-charge et condensateurs C41 et C42 en service (L41 hors service)
V
I
P
Q
S
TDHi
FP
Relever le spectre harmonique du courant sur la phase alimentant le gradateur + halogène 3 :
>
DPF
Relever les valeurs efficaces des courants :
Ih1 (fondamental)
Ih3 (harmonique rang 3)
Ih5 (harmonique rang 5)
Ih7 (harmonique rang 7)
Relever à la pince le courant (I8) dans les condensateurs de compensation réactive C41 et C42.
Courant I8 dans condensateurs C41 et C42
ANALYSE DES MESURES
Préciser quels sont les courants harmoniques les plus élevés (à part le fondamental), pour le départ
gradateur + halogène 3. Pouvez-vous justifier qualitativement ces résultats de mesures.
>
Comparer la mesure du courant dans les condensateurs à la valeur théorique qu'il devrait avoir,
si ceux-ci ne subissaient pas de phénomène de résonnance (résultant de la combinaison des
courants harmoniques avec les selfs de ligne L11, L12, L13 et les condensateurs eux-mêmes).
>
Sachant que les condensateurs acceptent un courant de 1A, quels sont les risques encourus ?
>
SOLUTION : SELF ANTI - HARMONIQUE (SAH ou LAH)
La solution consiste à protéger les condensateurs de compensation d'énergie réactive par
l'installation en série avec ceux-ci d'inductances anti-harmoniques (LAH ou SAH) (self L41 pour
Harmotris).
La self anti-harmonique est placée en série avec les condensateurs, constituant ensemble
un circuit résonnant, tel que : LC² = 1.
Pour dimensionner la self anti-harmonique, on réalise l'accord du circuit "SAH+condensateur" à
une fréquence pauvre en harmoniques, pour supprimer les risques de forts courants harmoniques
dans les condensateurs.
Fréquences typiques d'accord :
135Hz si 1er rang harmonique significatif (sans SAH) est 3
215Hz si 1er rang harmonique significatif (sans SAH) est 5
Les condensateurs de compensation réactive présente une capacité équivalente de 12,8 F.
Dimensionner la self anti-harmonique (SAH) en calculant la valeur de l'inductance à lui
donner.
>
MESURE : Gradateur 3 à mi-charge et condensateurs C41 et C42 en service et L41 EN SERVICE
V
I
P
Q
S
TDHi
FP
DPF
Relever le spectre harmonique du courant sur la phase alimentant le gradateur + halogène 3 :
>
Relever les valeurs efficaces des courants :
Ih1 (fondamental)
Ih3 (harmonique rang 3)
Ih5 (harmonique rang 5)
Ih7 (harmonique rang 7)
Relever à la pince le courant (I8) dans les condensateurs de compensation réactive C41 et C42.
Courant I8 dans condensateurs C41 et C42
ANALYSE DES RESULTATS
> Que se passe t-il au niveau des courants harmoniques quand on insère une SAH en série avec
les condensateurs ?
>
> Les condensateurs sont-ils protégés contre les conséquences des courants harmoniques ?
>
CONCLUSION -
CE QU’IL FAUT RETENIR
* Quels sont les intérêts de compenser l'énergie réactive dans une installation.
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* Préciser les limites inférieure ou supérieure au dela desquelles, en tarification d'énergie (exemple:
en Tarif Vert pour EDF), l'énergie réactive est facturée.
>
* Préciser une méthode de calcul rapide permettant de dimensionner une batterie de
condensateurs destinée à la compensation d'énergie réactive.
>
* En présence de courant harmoniques, quels sont les risques pour les condensateurs de
compensation d'énergie?
>