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 4