• Quelle est la solution d’atténuation des harmoniques la mieux adaptée à vos besoins?

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Les harmoniques peuvent surcharger le système électrique, accroître la demande d’énergie et les pannes, endommager l’équipement et entraîner un arrêt des systèmes

Pour les usines et les installations industrielles, le contrôle des coûts d’exploitation et de matériel représente une priorité afin de protéger la marge. Un remplacement hâtif du matériel peut accroître les dépenses d’investissement jusqu'à 15 % et les coûts d’exploitation d'autant que 10 %. La mise en place d’une solution appropriée d’atténuation des harmoniques aide à éviter de tels coûts.

Les harmoniques sont des courants indésirables qui surchargent le câblage et des transformateurs, générant de la chaleur et émettant des interférences sur les lignes du service public, ce qui peut entraîner des hausses de tarifs. Dans les environnements industriels qui utilisent une multitude de moteurs, les harmoniques incontrôlés peuvent abréger la durée de vie du matériel, ou à tout le moins, réduire la fiabilité du matériel. Les harmoniques peuvent surcharger le réseau électrique, accroître la demande d’énergie, endommager le matériel et entraîner un arrêt des systèmes.

Une comparaison des solutions d’atténuation des harmoniques

Les bobines de réactance ca et les inductances de liaison cc pour les entraînements favorisent le lissage des courants vers les entraînements à fréquence variable (VFD), en augmentant le flux et en réduisant l’amplitude pour atténuer partiellement les harmoniques. Il s’agit de la solution la plus économique et la plus compacte, mais son efficacité est moindre lorsqu’il s’agit d’atténuer l’ensemble des distorsions harmoniques. Cette solution convient aux applications pour lesquelles l’atténuation des harmoniques ne constitue pas la priorité, mais où on a besoin d'un filtrage des plus fortes distorsions.

Un montage à 12 impulsions représente la solution la plus efficace pour contrôler les pertes d’énergie et est approprié pour les entraînements plus imposants. Cette solution requiert un transformateur déphaseur de 30° et un pont de conversion à six impulsions pour chacune des sorties. La solution à 12 impulsions offre une efficacité et une atténuation des harmoniques supérieures, mais elle n’est pas la plus économique et sa mise en œuvre est complexe.

Un filtre passif comporte des réactances et des condensateurs montés selon une configuration en circuit résonnant qui est réglé à la fréquence du rang de l’harmonique à éliminer. Puisqu’un filtre passif ne traite qu’un point de fonctionnement à la fois, il s’agit d’une solution économique, mais qui n’est pas efficace sous des charges partielles. En raison de l’inconvénient particulier que constitue un facteur de puissance faible sous une charge partielle, le filtre passif risque d’entraîner des résonances dans le réseau.

Un filtre actif mesure les courants harmoniques et génère un spectre de courants harmoniques en opposition de phase par rapport au spectre mesuré. Il requiert un surdimensionnement pour compenser la réduction du facteur de puissance. Le filtre actif est une bonne solution à prix moyen pour atténuer les harmoniques de plusieurs entraînements fonctionnant en parallèle sur un réseau.

Une configuration d’entraînement à faible courant harmonique consomme le même niveau d’énergie qu’un onduleur (convertisseur de cc en ca) normal. Elle permet au système d’ajuster la forme d’onde du courant secteur et évite les inconvénients des harmoniques et du régime ralenti. Puisqu’il requiert plus d’espace, l’entraînement à faible courant harmonique est une solution de milieu de gamme en ce qui a trait au coût. Comparativement à un filtre actif, l’entraînement à faible courant harmonique est plus simple et offre un meilleur rapport qualité-prix, ce qui en fait une solution efficace.

En résumé, la solution faisant appel à des inductances de liaison constitue la meilleure option dans les applications pour lesquelles il est important de filtrer les distorsions les plus prononcées, alors que l’atténuation des harmoniques ne constitue pas la priorité. Le filtre actif est une bonne solution pour atténuer les harmoniques de plusieurs entraînements fonctionnant en parallèle sur un seul point de couplage. La solution à 12 impulsions est la plus efficace, mais aussi la plus complexe. Pour les applications dans lesquelles l’atténuation harmonique est très importante, l’entraînement à faibles harmoniques offre la meilleure solution.

Faire le bon choix

La solution la plus appropriée pour l’atténuation des harmoniques dépendra de la nature de la charge et de la demande de puissance de l’équipement connecté dans un environnement industriel. Les facteurs à prendre en considération sont :


  • Compacité ou l’espace global requis
  • Simplicité du fonctionnement
  • Efficacité de l’atténuation des harmoniques
  • Efficacité énergétique
  • Rapport prix-performance et rentabilité

Une comparaison détaillée de chaque solution est disponible dans le document technique de Schneider Electric « Operational Cost Avoidance through Harmonic Mitigation in Industrial Environments ».
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