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10.2.3. Causes de la présence d'harmoniques
Tout utilisateur qui altère l'onde sinusoïdale ou n'utilise qu'une partie de cette onde va
causer des distorsions à la sinusoïde et donc aux harmoniques. Tous les signaux de
courant résultent de quelque façon virtuellement déformés. La distorsion harmonique la
plus commune est celle causée par des charges NON LINEAIRES telles que des
électroménagers, des ordinateurs ou des régulateurs de vitesse pour moteurs. La
distorsion harmonique produit des courants significatifs à des fréquences qui sont des
multiples entiers de la fréquence de réseau. Les courants harmoniques ont un effet
remarquable sur les conducteurs de neutre des installations électriques. Dans la plupart
des pays, la tension de réseau utilisée est triphasée 50/60Hz diffusée par un
transformateur avec le primaire connecté au triangle et secondaire connecté à l'étoile. Le
secondaire d'habitude produit 230VAC entre phase et neutre et 400VAC entre phase et
phase. Equilibrer les charges pour chaque phase a toujours représenté un casse-tête pour
les projeteurs d'installations électriques. Jusqu'à il y a une dizaine d'années, dans un
système bien équilibré, la somme vectorielle des courants dans le neutre était zéro ou
quand même plutôt basse (vu la difficulté de rejoindre l'équilibre parfait). Les appareils
connectés étaient des lampes à incandescence, de petits moteurs et d'autres dispositifs à
charges linéaires. Le résultat était un courant essentiellement sinusoïdal dans chaque
phase et un courant avec valeur de neutre basse à une fréquence de 50/60Hz.
Les dispositifs « modernes » tels que des téléviseurs, des lampes fluorescentes, des
appareils vidéos et des fours à micro-ondes normalement n'absorbent du courant que
pour une fraction de chaque cycle, en causant des charges non linéaires et par
conséquent des courants non linéaires. Cela provoque d'étranges harmoniques de la
fréquence de ligne de 50/60Hz. Pour cette raison, à présent, le courant dans les
transformateurs des cabines de distribution contient non seulement un composant 50Hz
(ou 60Hz) mais aussi un composant 150Hz (ou 180Hz), un composant 250Hz (ou 300Hz)
et d'autres composants significatifs d'harmonique jusqu'à 750Hz (ou 900Hz) et plus.
La valeur de la somme vectorielle des courants dans un système bien équilibré qui va
alimenter des charges non linéaires peut être encore plutôt basse. Toutefois, la somme
n'enlève pas tous les courants harmoniques. Les multiples impaires de la troisième
harmonique (appelés les « TRIPLENS ») sont additionnés algébriquement dans le neutre
et peuvent donc causer des surchauffes dans ce dernier, même avec des charges
équilibrées.
10.2.4. Conséquence de la présence d'harmoniques
En général, les harmoniques d'ordre paire, 2 ème , 4 ème , etc. ne causent pas de
problèmes. Les triples harmoniques, les multiples impairs des trois se somment sur neutre
(au lieu de s'annuler), en générant ainsi une surchauffe potentiellement dangereuse du
conducteur. Les projeteurs doivent considérer les points suivants lors du projet d'un
système de distribution d'énergie comprenant des courants d'harmoniques :
Le conducteur du neutre doit être suffisamment dimensionné.
Le transformateur de distribution doit posséder un système de refroidissement
auxiliaire pour continuer à fonctionner à sa capacité nominale, s'il n'est pas adapté aux
harmoniques. Cela est nécessaire car le courant harmonique dans le neutre du circuit
secondaire circule dans le primaire connecté au triangle. Ce courant d'harmonique en
circulation amène à une surchauffe du transformateur.
Les courants harmoniques de la phase sont reflétés sur le circuit primaire et reviennent
en arrière. Cela peut provoquer une distorsion de l'onde de tension de sorte que tout
condensateur de rephasage sur la ligne puisse être facilement surchargé.
La 5 ème et l'11 ème harmonique s'opposent au flux du courant à l'aide des moteurs en
rendant plus difficile leur fonctionnement et en limitant leur vie moyenne.
FR - 97
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