Des harmoniques au Cos Phi

Posté le 6/23/2014 8:50:43 AM

La forme d'onde représentée ici correspond au courant traversant une charge équipée d'un régulateur à découpage et ne comportant pas de système de filtrage.

Le taux le taux d’harmoniques du courant traversant la charge peut être assez élevé

 

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Ici, le THD sur le courant atteint 30 % avec une prépondérance des harmoniques de rang 3, 5 et 9.   

Il faut noter que les taux de distorsion harmonique sur les courants sont naturellement plus importants que ceux mesurés sur les sources de tension.    

 

 

Le schéma est là, il s’agit d’une simulation avec une source de 400V AC, une charge de 10 Ohms et un système de régulation à découpage relativement sommaire basé sur un interrupteur piloté de façon synchrone sur le 50 Hz.

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Le PF calculé donne 0,855

L’angle correspondant au Cos(Phi) est de 31,24 °   ce qui est assez important et ne correspond pas à du déphasage proprement dit. Il s’agit d’un abus de langage, l'angle de déphasage Phi n'est valable que pour les ondes sinusoïdales avec des équipements comportant des éléments réactifs.  


Au vu des harmoniques contenues dans un pareil signal, il faut donc ‘déparasiter’ la source afin de redonner à la forme du courant une allure sinusoïdale et ainsi limiter les perturbations sur le réseau.

Pour ce faire, on place des selfs en série histoire d’amortir les fronts et retrouver une forme d'onde plus ronde.

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L’adjonction de ces inductances se traduit par du retard de phase: normal nous sommes en présence d’un filtre passe bas, ce dernier arrange la forme d’onde mais provoque du déphasage supplémentaire.

 



Dans ce cas, le calcul donne un PF de 0,85 donc pas d’améliorations en vue…

A ce point notre problème n’est donc plus le contenu harmonique mais le courant déwatté qui va logiquement induire de la surfacturation de la part du fournisseur.
Donc il va falloir redresser ce déphasage avec des capacités … Nous obtenons un filtre du second ordre, et le courant est enfin en phase avec la forme d’onde de la la source.

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Le calcul donne un PF de 0,95 soit un angle de 18,6° donc une tangente (Phi) de 0.328, l'amélioration est visible. Il est assez rassurant de constater que l'on peut valider les mesures en examinant les formes d'ondes. Les modules récents d'analyse de l'énergie fournissent maintenant des moyens de visualisation .

On notera que le fournisseur EDF facture l'énergie réactive située au-dessus de tangente (Phi)=0.4

Dans un prochain post, nous allons présenter la méthode de calcul du facteur de puissance avec le logiciel de simulation LTSPICE.

 

 Pour info l'article Wikipédia sur le PF :  Le facteur de puissance