Harmoniques – TP - Le Web Pedagogique

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LYCÉE ST GATIEN
TRAVAUX PRATIQUES
Pollution d’un réseau
Système :
 Harmonique de courant
 Puissance déformante
 Facteur de puissance et cos 
 Sensibilisation à la CEM
BTS
ÉLECTROTECHNIQUE
1. Présentation du problème
Sous tension sinusoïdale de fréquence 50Hz, seul un courant sinusoïdal et de même fréquence 50 Hz apporte la
puissance active nécessaire à l’équipement alimenté par cette tension.
Or, la plupart du temps, les appareils n’appellent pas un courant purement sinusoïdal : le courant est plus ou
moins déformé (par rapport à la sinusoïde). Ainsi, seul le fondamental à 50 Hz de ce courant déformé contribue,
avec la tension, à l’apport de la puissance active consommée par l’équipement. Les harmoniques de courant
n’apportent pas cette puissance (car leurs fréquences sont différentes de 50 Hz) mais contribuent
malheureusement à augmenter inutilement l’intensité efficace du courant véhiculée par les câbles d’alimentation.
Plusieurs normes existent pour cadrer ce sujet et parmi les plus importantes :
 CEI 61000-1-1 : Pour définir les harmoniques.
 CEI 61000-2-1 à 5 : Pour les réseaux basse fréquence et transmission.
 CEI 61000-3-2 à 6 : Pour les limites d'émission de courant harmonique.
 CEI 61000-4-1 à 15 : Pour les essais et les immunisations des matériels.
 EN 50160 : Pour les caractéristiques de la fourniture de la tension par les réseaux publics.
 Le guide UTE C15-105 : Pour le dimensionnement des câbles en présence d'harmoniques.
2. Manipulation
Banc de test : oscilloscope numérique / PC / … (à préciser)
Equipement de mesures : analyseur de réseau Chauvin Arnoux CA8332B, en mode ‘’Harmoniques’’
Oscilloscope numérique (facultatif)
Un ordinateur alimenté sous 230V possède une allure de courant non sinusoïdal. Son allure est typique d’une
alimentation redressée par un pont de Graetz avec lissage capacitif.
 Effectuer le montage ci-contre.
 Programmer l’analyseur de réseau
CA8332B pour une visualisation de la
tension et du courant aux bornes de
l’équipement testé.
Nb : plusieurs boucles de courant, permettant
de ‘’multiplier’’ la valeur du courant sont
mises à disposition, compte tenu de la valeur
minimale de lecture de la pince MN93A.

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 Visualiser l’allure de la tension et du courant grâce au montage ci-dessus.
Représenter les oscillogrammes correspondants
 Relever les informations suivantes :
Information
Valeur
Courant efficace dans la ligne
Tension efficace aux bornes de l’ordinateur
Puissance active P
Puissance réactive Q
Puissance apparente S
Facteur de puissance PF
Cos  DPF
 Représenter l’allure des spectres en fréquence de la tension et du courant de ligne.
Spectre en tension

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Spectre en courant
 Relever également les taux d’harmoniques en tension (THDV) et en courant (THDI).
Rang
Fréquence
Tension (%)
Courant (%)
1
f1 = 50 Hz
100
100
3
f3 =
5
f5 =
7
f7 =
9
f9 =
11
f11 =
13
f13 =
15
f15 =
17
f17 =
19
f19 =
21
f21 =
….
fn =
THD (%)
Note : Les courants harmoniques sont les composantes sinusoïdales d'un courant électrique périodique
décomposé en série de Fourier. Les harmoniques ont une fréquence multiple de la fréquence fondamentale,
généralement de 50 ou 60 hertz dans les réseaux électriques.
Les tensions harmoniques possèdent une définition analogue.
La théorie des harmoniques et les séries de Fourier seront reprises en Physique Appliquée et en
Mathématiques.

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3. Exploitation des résultats
1- Facteur de puissance et cos 
 Les mesures du facteur de puissance (PF) et du cos  (DPF) donnent-ils un résultat différent ? Qu’en
conclure ?
 Donner la différence de définition entre le facteur de puissance (PF) et le cos (DPF)
2- Taux de distorsion harmonique
 En reprenant les résultats tirés de l’analyse spectrale et en vous aidant des annexes (cf ‘’calcul du taux de
distorsion harmonique’’), recalculer ces taux d’harmonique et comparer les résultats obtenus avec les
taux THDV / THDI donnés par l’analyseur de réseau. Conclure.

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 D’après vos résultats et selon la norme NF C 15-105 (cf annexe), le réseau électrique considéré est-il
‘’pollué’’ en tension, en courant ? Justifier.
3- Puissance déformante (D, unité VAD)
La puissance déformante est directement liée à la présence des harmoniques de courant
 Qu’appelle t’on puissance déformante (cf Internet) ?
 Calculer la puissance déformante    que génère l’équipement testé.
4- Impact sur le courant de ligne et le choix de la section
On considère une installation électrique monophasée en PVC3 véhiculant 19A.
 A l’aide des annexes, donner la section du câble cuivre pour la phase et le neutre (méthode de pose B)
o En l’absence de perturbation réseau
o Avec votre taux THDI précédemment calculé
 Conclure sur la nécessité de combattre les harmoniques