Quels sont les harmoniques du système d'alimentation?
Les harmoniques de système d'alimentation sont les sous-produits des appareils électroniques qui se produisent lorsque certains types sont connectés à des systèmes d'alimentation. Des périphériques tels que les alimentations sans coupure, les ordinateurs personnels et les entraînements à fréquence variable créent des harmoniques dans le système d’alimentation lorsqu’ils consomment de l’énergie en impulsions courtes au lieu de façon régulière. Les effets de ces harmoniques génèrent des tensions déformées et des problèmes qui ont un impact négatif sur les performances des systèmes.
Les sources d’alimentation électrique visent à délivrer des tensions sinusoïdales de manière cohérente. Lorsque des charges non linéaires ou tout dispositif utilisant des alimentations à découpage d'alimentation à semi-conducteurs pour transformer un courant alternatif en courant continu sont connectés à une source d'alimentation, des harmoniques de système d'alimentation sont générés. Une charge linéaire a une relation de courant continu dans laquelle la puissance est proportionnelle à la tension, les deux ondes ayant la même forme. Les lampes à incandescence, les moteurs et les appareils de chauffage sont quelques exemples de charges linéaires.
Les charges harmoniques produisant un courant sont non linéaires, les formes d'onde du courant et de la tension ayant des formes différentes. Lorsqu'une telle charge consomme de l'énergie, des tensions harmoniques sont générées par l'impédance au sein du système. Les dispositifs ferromagnétiques, les unités d'éclairage à décharge et les dispositifs d'arc sont quelques exemples de charges non linéaires. Les effets des harmoniques du système d'alimentation peuvent être assez graves en fonction de l'amplitude de la distorsion de tension.
À bien des égards, son effet est comparable à l'impact négatif du stress sur le corps humain. Des niveaux élevés de distorsion harmonique peuvent entraîner un fonctionnement sporadique des équipements, des dysfonctionnements des systèmes d'alimentation et même des arrêts. L'ensemble du système de distribution et tous les périphériques connectés peuvent être affectés de différentes manières à différents niveaux. Par exemple, les harmoniques du système d'alimentation peuvent réduire la durée de vie des condensateurs ou provoquer leur défaillance ou leur rupture. Les composants peuvent trébucher, exploser ou être endommagés sans cause discernable.
Les distorsions de tension harmoniques entraînent un fonctionnement instable des générateurs et une surchauffe des enroulements dans les transformateurs. Les appareils tels que les téléphones et les ordinateurs peuvent tomber en panne de manière intermittente ou présenter des interférences. Les utilisateurs peuvent se retrouver avec des factures d’énergie excessives à cause des compteurs de réseau qui enregistrent des mesures de puissance incorrectement.
Les techniciens utilisent de nombreuses méthodes pour réduire les harmoniques du système d'alimentation, allant de conceptions plus efficaces à l'utilisation de transformateurs d'isolation et de transformateurs delta-delta. Avec une meilleure conception, les harmoniques peuvent être réduits en limitant les charges non linéaires à un certain pourcentage de la capacité d'un transformateur. Les transformateurs delta-delta décalent les relations de phase en utilisant diverses techniques, qui sont également bénéfiques. Les transformateurs d'isolement tentent de résoudre le problème en augmentant et en abaissant la tension du système.