Les charges non linéaires telles que l'électronique de puissance et les fours électriques sont des sources de courants harmoniques conduisant à une distorsion harmonique. La distorsion harmonique est l'un des paramètres les plus importants pour définir la qualité de l'énergie. La plupart des charges commerciales telles que les ordinateurs personnels, les photocopieurs, les alimentations électriques et les lampes fluorescentes compactes ainsi que les charges industrielles telles que les variateurs de courant alternatif et continu injectent des courants harmoniques dans le réseau auquel ils sont connectés.
La distorsion harmonique dans un réseau provoque:
- Chauffage de l'équipement
- Insonorisation due à une surchauffe et à des pics de tension plus élevés que la tension fondamentale nominale (50Hz ou 60Hz)
- Dysfonctionnement de l'équipement (fausse détection de circuit zéro sur les dispositifs électroniques de puissance)
- Interférence de communication
- Mauvais fonctionnement du fusible et des disjoncteurs
Les filtres harmoniques passifs sont les dispositifs les plus couramment utilisés pour réduire la distorsion harmonique dans un réseau. Ces filtres sont constitués de composants RLC passifs, c'est-à-dire de résistances, d'inductances et de condensateurs.
A basse tension, on utilise habituellement des réacteurs à noyau de fer comme inductances à filtre harmonique. Dans certaines applications, ils peuvent également être utilisés à un niveau de tension moyen.
Ces réacteurs et les condensateurs de filtre harmonique permettent un chemin de résonance. En ajustant de manière appropriée la fréquence de résonance d'un filtre harmonique, les courants harmoniques indésirables injectés par les charges non linéaires peuvent être empêchés d'entrer dans le réseau électrique.
Dans la phase de conception, les calculs de la résonance en série (fréquence à laquelle l'impédance du filtre devient minimale) et de la résonance parallèle (fréquence à laquelle le réseau équivalent et l'impédance du filtre deviennent maximale) sont importants. En pratique, le type de filtre le plus couramment utilisé est le filtre à simple réglage qui consiste en la connexion en série d'un condensateur et d'un réacteur. Pour cette configuration, la fréquence de résonance en série est calculée de la façon suivante:
L est l'inductance du réacteur (l'unité Henry) et C est la capacité équivalente à une phase de la batterie de condensateurs (l'unité Farads). D'autre part, le rapport de la réactance du réacteur à la réactance du condensateur à la fréquence fondamentale est appelé facteur p.
fr = 134 Hz for p = 14%
fr = 189 Hz for p = 7%
fr = 210 Hz for p = 5.64%
Ceux sont les valeurs de standards industrielles dans des réseaux à 50 Hz pour des filtres à un seul accord, où la fréquence de résonance en série n'est pas accordée à un multiple entier de la fréquence fondamentale, c'est-à-dire une composante harmonique, mais elle est accordée à un multiple non entier de la fréquence fondamentale , c'est-à-dire un interharmonique. Cette configuration en filtre désactivé qui s'effectue pour éviter tout filtrage harmonique, et compenser la puissance du réacteur, tout en éliminant le risque de résonance parallèle avec les composantes harmoniques ou interharmoniques existant dans la grille et en réduisant également les courants d'appel du filtre harmonique. Dans un réseau de 50 Hz, pour fournir une fréquence de résonance en série accordée au 5ème harmonique:
Il est évident que la connexion en série du réacteur et du condensateur augmente la quantité de tension sur le condensateur au-dessus de la tension du réseau. La relation de cette augmentation avec la valeur de p est comme suit:
Urt est la tension du réseau et Uc est la tension du condensateur. Il est important de considérer cette augmentation de la tension, lors du choix de la valeur de tension de la batterie de condensateurs.
A la différence des filtres mono-réglés, des réacteurs à filtre harmonique peuvent également être utilisés dans des filtres de second ordre et de type C selon le type de charge et l'objet (vous pouvez trouver différents types de filtres dans la figure ci-dessous). En outre, lorsqu'ils sont utilisés en moyenne tension, ils peuvent être utilisés en série avec des systèmes de transmission à courant alternatif (FACTS) tels que le Compensateur statique VAR (SVC) et le Compensateur synchrone statique (STATCOM) afin de réduire la quantité d'harmoniques injectée par ces systèmes dans le réseau électrique.
Les clients industriels sont contraints d'obéir aux courants harmoniques et aux limites de tension harmoniques définies par rapport au niveau de tension et au rapport entre la puissance de court-circuit et la puissance de charge, que l'on retrouve dans des normes telles que l'IEEE 519.92. Compte tenu des harmoniques et des interarmoniques comprenant une large bande de fréquences, la conception soigneuse de la fréquence d'accord est importante.
Tous les réacteurs de filtrage harmonique à noyau de fer Hilkar sont conçus sur mesure pour différentes applications en considérant la tension, le courant, l'inductance, le type d'application (ou le type de filtre), les harmoniques, l'interharmonique, la taille, les événements transitoires tels que les commutations et les caractéristiques de perte qui sont nécessaires pour fournir la conception la plus efficace aux prix les plus économiques. Tous les essais de routine sont effectués selon la norme EN 60289 ou d'autres normes en fonction de la demande du client. Tous les rapports de test sont soumis au client. Le programme de test de base comprend certains ou tous les tests suivants:
- Tests de routine (inductance, résistance, test de résistance de l'isolation à la tension AC de 1 minute et test de résistance à la tension d'impulsion)
- Test de résistance au court-circuit
- Test de montée en température
- Test du niveau sonore
- Essai sismique
