Harmoniques
1. Présentation
Les séries de fourrier mettent en évidence la décomposition de signaux périodique (tension et courant) sous la forme d’une somme de sinusoïde de fréquences différentes (les harmoniques).
Remarque
Moins un signal ne ressemble à une sinusoïde plus, il aura d’harmonique.
2. Harmonique de tension et harmonique de courant
Les sources de tension peuvent produire des harmoniques de tension.
Les charges peuvent produire de harmoniques de courant.
- Exemple de source :
- Réseau EDF vue par l’utilisateur
- Variateur de vitesse vue par le moteur
- Exemple de charge :
- Pont redresseur
- Gradateur (par exemple démarreur)
- Variateur de vitesse vue par le réseau
- Lampes à décharge et tubes fluorescents (Le taux individuel d’harmonique 3 peut même dépasser 100 % pour certaines lampes fluo-compactes modernes)
3. Puissance et Harmoniques
On dit que la puissance est transportée par le fondamental , c'est à dire :
Si une des deux grandeurs est une sinusoïde pure alors la puissance est égale P = U I cos φ
avec si U est la grandeur sinusoïdale alors I la valeur efficace du fondamental du courant
φ le déphasage entre la tension et le fondamental du courant.
4.Symétrie
Si f(x+T/2) = -f(x) alors les harmoniques de rang pair sont nulles.
Effet des harmoniques
Pertes supplémentaires :
Dans les machines
Pertes supplémentaires dans les machines,
- dans leur stator (cuivre et fer),
- dans leurs circuits rotoriques (principalement), (cages, amortisseurs, circuits magnétiques) par suite des différences importantes de vitesse entre les champs tournants inducteurs harmoniques et le rotor.
Dans les transformateurs
Pertes supplémentaires des transformateurs dues
- à l’effet de peau
- à l’hystérésis et aux courants de FOUCAULT (dans le circuit magnétique).
Dans les conducteurs
Les pertes supplémentaires dues :
- une augmentation de la valeur efficace du courant pour une même puissance active consommée
- phénomène dû à l’effet de peau
- Pour une distorsion de tension non négligeable ; l’élévation des pertes diélectriques dans l’isolant avec la fréquence.