Apprenez les détails des causes et des dangers harmoniques

Que sont les harmoniques ?

Au sens strict, harmoniques désignent le courant électrique dont la fréquence est un multiple entier de l'onde fondamentale.Généralement, il se réfère à la décomposition en série de Fourier de la quantité électrique non sinusoïdale périodique, et le reste est supérieur à l'onde fondamentale.La quantité d'électricité produite par un courant de fréquence.

La fréquence de l'harmonique doit également être égale au multiple entier de la fréquence de l'onde fondamentale, l'onde avec 3 fois la fréquence de l'onde fondamentale est appelée la troisième harmonique, l'onde avec la fréquence 5 fois l'onde fondamentale est appelé la cinquième harmonique, et ainsi de suite.Quel que soit le nombre d'harmoniques, ce sont toutes des ondes sinusoïdales.

Classement harmonique

Selon les différentes fréquences harmoniques, il peut être divisé en :

1. Harmoniques impairs

Les harmoniques dont la fréquence nominale est un multiple impair de la fréquence fondamentale sont appelées 'harmoniques impaires', telles que les 3e, 5e et 7e harmoniques.

2. Harmoniques paires

Les harmoniques dont la fréquence nominale est un multiple pair de la fréquence fondamentale sont appelées 'harmoniques paires', telles que les 2e, 4e, 6e et 8e harmoniques.

De manière générale, les harmoniques impairs causent plus de dommages que les harmoniques paires.

Dans un système triphasé équilibré, en raison de la relation de symétrie, les harmoniques paires ont été éliminées et seules les harmoniques impaires existent.Pour les charges redressées triphasées, les courants harmoniques qui apparaissent sont 6n±1 harmoniques, tels que 5, 7, 11, 13, 17, 19, etc.

3. Harmoniques des composants

Les composantes dont la fréquence est un multiple non entier de l'onde fondamentale sont appelées interharmoniques, et parfois les interharmoniques inférieures à l'onde fondamentale sont appelées sous-harmoniques.Les sous-harmoniques peuvent être considérées comme les interharmoniques entre le courant continu et la fréquence industrielle.

Causes des harmoniques

Dans un système d'alimentation propre idéal, le courant et la tension sont sinusoïdaux.Dans un circuit simple avec uniquement des composants linéaires (résistances, inductances et condensateurs), le courant circulant est proportionnel à la tension appliquée et le courant circulant est une onde sinusoïdale.

En utilisant le principe de l'analyse de Fourier, un signal non sinusoïdal peut être décomposé en parties élémentaires et ses multiples.

Dans les systèmes électriques, la cause première de la génération d'harmoniques est due aux charges non linéaires.Lorsque le courant traverse la charge, il n'a pas de relation linéaire avec la tension appliquée et un courant non sinusoïdal se forme, c'est-à-dire qu'il y a des harmoniques dans le circuit.

Partout où il y a une source d'harmoniques, il y a génération d'harmoniques.Au cours des 30 dernières années, l'application des appareils électroniques de puissance est devenue de plus en plus étendue, faisant des appareils électroniques de puissance la plus grande source d'harmoniques.Le circuit redresseur à diode utilisant un filtrage par condensateur côté courant continu est également une source importante de pollution harmonique.

La phase de la composante fondamentale du courant d'entrée de ce circuit est à peu près la même que la phase de la tension d'alimentation, de sorte que le facteur de puissance fondamental est proche de 1. Cependant, les composantes harmoniques du courant d'entrée sont très importantes, provoquant de graves polluant le réseau électrique et rendant le facteur de puissance total très faible.De plus, les dispositifs électroniques de puissance tels que les circuits de réglage de puissance CA à commande de phase et les convertisseurs cycliques génèrent également une grande quantité de courant harmonique du côté entrée.

Dommage des harmoniques

Un réseau électrique idéal devrait fournir une seule fréquence fixe avec une amplitude de tension spécifiée.L'émergence de courant harmonique et de tension harmonique est une sorte de pollution du réseau électrique public.L'environnement dans lequel l'équipement électrique est utilisé se détériore et affecte également l'équipement électrique et électronique environnant.

Certaines recherches ont été faites et il y a une certaine compréhension, mais la pollution harmonique n'a pas attiré suffisamment l'attention à ce moment-là.Au cours des 30 ou 40 dernières années, le développement rapide de divers appareils électroniques de puissance a rendu la pollution harmonique du réseau électrique public de plus en plus grave, et divers défauts et accidents causés par les harmoniques se sont également produits.Les dommages causés par les harmoniques au réseau électrique et aux autres systèmes se situent grosso modo dans les aspects suivants.

(1) Les harmoniques provoquent des pertes d'harmoniques supplémentaires pour les composants du réseau électrique public, ce qui réduit l'efficacité de la production d'électricité, de la transmission et des équipements électriques, et un grand nombre d'harmoniques de rang 3 traversant la ligne neutre entraînera une surchauffe de la ligne et même une un feu.

(2) Les harmoniques affectent le fonctionnement normal de divers équipements électriques.L'influence des harmoniques sur le moteur provoque non seulement des pertes supplémentaires, mais produit également des vibrations mécaniques, du bruit et des surtensions, ce qui entraînera une surchauffe locale sévère du transformateur.Les harmoniques provoquent une surchauffe des condensateurs, des câbles et d'autres équipements, un vieillissement de l'isolation, une durée de vie raccourcie et même des dommages.

(3) Les harmoniques provoqueront une résonance parallèle locale et une résonance série dans le réseau électrique public, amplifiant ainsi les harmoniques, ce qui augmente considérablement les dommages des points (1) et (2) ci-dessus, et provoque même des accidents graves.

(4) Les harmoniques entraîneront un dysfonctionnement de la protection des relais et des dispositifs automatiques, et rendront la mesure des instruments de mesure électriques imprécise.

(5) Les harmoniques interféreront avec le système de communication adjacent, les légers généreront du bruit et réduiront la qualité de la communication ;les lourds entraîneront la perte de résidence et rendront le système de communication incapable de fonctionner normalement.