notion de charges definition des grandeurs harmoniques

NOTION DE CHARGES
L'énergie électrique est distribuée sous forme de trois tensions sinusoïdales constituant le réseau triphasé
équilibré. Selon leurs caractéristiques d'entrée, certaines charges peuvent perturber cette distribution.
CHARGE LINEAIRE
Une charge est dite "linéaire" si le courant qu'elle absorbe est sinusoïdal lorsqu'elle est alimentée par une
tension sinusoïdale. Ce type de récepteur ne génère pas d'harmonique. Ex. : convecteurs, moteurs en
régime établi, ...
CHARGE NON LINEAIRE
Une charge est dite "non linéaire" si le courant absorbé n'est pas sinusoïdal lorsqu'elle est alimentée par
une tension sinusoïdale. Ce type de récepteur est générateur des d'harmoniques. Ex. : alimentation à
découpage, moteurs au démarrage, mise sous tension de transformateurs, ...
DEFINITION DES GRANDEURS HARMONIQUES
DECOMPOSITION D'UN SIGNAL PERIODIQUE
FOURIER a démontré que toute fonction périodique y(t) non sinusoïdale de fréquence f peut être
représentée selon la décomposition harmonique sous la forme d'une somme composée :
Harmoniques
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d'un terme sinusoïdal à la fréquence f de valeur efficace Y1. Ce terme est appelé
fondamental.
de termes sinusoïdaux dont les fréquences sont égales à n fois la fréquence du fondamental
et de valeurs efficaces Yn. Ces autres fréquences multiples du fondamental sont appelées
harmoniques.
d'une éventuelle composante continue d'amplitude Y0.
L'expression de ces grandeurs est donnée par le développement de Fourier de la fonction tension ou
courant y(t) :
Exemple : décomposition d'un signal périodique :
VALEUR EFFICACE
La valeur efficace (RMS : Root Mean Square) conditionne les échauffements. Pour une grandeur
périodique non sinusoïdale, son expression est :
Exemple : soit un signal périodique dont la décomposition harmonique donne :
I1 = 104 A
Harmoniques
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I3 = 30 A
I5 = 10 A
TAUX INDIVIDUEL D'HARMONIQUE
Selon les organismes, le taux individuel d'harmonique est défini différemment. Il sera soit :
le rapport entre la valeur efficace d'un harmonique de rang n est la valeur efficace du
fondamental pour le CIGRE :
le rapport entre la valeur efficace d'un harmonique de rang n est la valeur efficace du
signal pour la CEI :
TAUX DE DISTORSION
De la même manière, le taux de distorsion sera :
le rapport de la valeur efficace des harmoniques à celle du fondamental pour le CIGRE.
le rapport de la valeur efficace des harmoniques à celle de la grandeur alternative, pour la
CEI
Le taux de distorsion est un paramètre qui définit globalement la déformation de la grandeur sinusoïdale.
Exemple : les données de l'exemple précédent donnent un taux de distorsion de :
pour le CIGRE :
Harmoniques
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ou selon la définition de la CEI :
SPECTRE DE FREQUENCE
Le spectre de fréquence est la représentation de l'amplitude des harmoniques en fonction de leur rang.
Exemple : décomposition spectrale du signal périodique vu précédemment.
PUISSANCE APPARENTE
La puissance apparente S est égale au produit de la valeur efficace de la tension par la valeur efficace du
courant :
Si la tension et le courant sont déformés, il faudra effectuer la somme quadratique des valeurs efficaces de
chaque rang.
Valeur efficace de la tension
que l'on peut exprimer en fonction du fondamental et des différents taux d'harmoniques
en tension
ce qui fait apparaître un taux de distorsion en tension Du dans le coefficient.
Harmoniques
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Valeur efficace du courant
selon la même démonstration, on voit apparaître un taux de distorsion en courant Di
dans le coefficient.
FACTEUR DE PUISSANCE ET FACTEUR DE DEPHASAGE
Il est important en présence d'harmoniques de ne pas confondre ces deux termes qui ne sont égaux que
lorsque tension et courant sont sinusoïdaux :
Le facteur de déphasage (cos j1) concerne les grandeurs fondamentales.
Le facteur de puissance est le rapport entre la puissance active P et la puissance
apparente S.
Remarque : ˆ on relève le cos j à l'aide de condensateurs
ˆ on relève le facteur de puissance à l'aide de filtres.
LES INTER ET INFRA HARMONIQUES
Inter harmoniques
Ce sont des composantes sinusoïdales d'une grandeur qui ne sont pas des fréquences multiples
entières de celle du fondamental.
Harmoniques
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