Il existe plusieurs options pour atténuer les problèmes des harmoniques dans les systèmes électriques. Malheureusement, il n'y a pas de solution qui convient à toutes les applications. La clé est de détecter et de choisir la bonne option pour vos besoins. Le fait de ne pas réduire ces courants électriques indésirables peut entraîner des problèmes allant de la surchauffe des conducteurs et des transformateurs neutres aux opérations inefficaces de l'équipement électronique. Les alarmes inattendues du lecteur de fréquences variables (VFD), les problèmes de PLC et les blocs informatiques sont des problèmes courants qui proviennent d'un excès d'harmoniques dans le système de distribution.
Pour déterminer la meilleure solution pour atténuer les harmoniques indésirables, commencez par enquêter sur l'équipement que vous soupçonnez génère les courants les plus harmoniques. La plupart du temps, ce sont des actionneurs de fréquence variable (VDF). Utilisez l'équipement de mesure pour mesurer et analyser les fréquences et les amplitudes des harmoniques. C'est beaucoup plus simple qu'il n'y paraît. Les analyseurs et enregistreurs de qualité électrique mesurent et enregistrent ces valeurs, calculent la distorsion de l'onde sinusoïdale de 60 Hz créée par les harmoniques et permettent le téléchargement de données sur un ordinateur, afin d'effectuer une analyse plus approfondie. Le paramètre clé qui calcule cet équipement d'analyse est la distorsion harmonique totale (THD). Le TDH est calculé pour la tension et le courant. Une fois le processus de mesure terminé.
Quelle est la meilleure façon de procéder à la mesure des valeurs nécessaires? Mesurer uniquement la quantité de THD à un moment donné et acquérir un filtre pour atténuer ces courants harmoniques n'est probablement pas la meilleure solution. La raison en est que la fréquence et les amplitudes des courants harmoniques qui sont créés par le VFD varient normalement à mesure que la charge change dans l'onduleur. Par exemple, un VFD donné peut créer de nombreuses harmoniques d'une amplitude relativement faible lorsqu'elle est chargée légèrement, mais produit des fréquences harmoniques plus importantes avec des charges lourdes. Si les données harmoniques ne sont enregistrées qu'une seule fois pendant un temps relativement court, il est probable que les données dont vous avez besoin s'échapper.
Les filtres harmoniques, les volets et autres appareils utilisés pour atténuer les harmoniques ont été conçus pour fonctionner avec certaines harmoniques et dans certaines conditions de fonctionnement. Lors de la sélection d'un filtre harmonique pour atténuer les harmoniques générées pendant que le VFD est légèrement chargé, il est très probable que vous finirez par faire une erreur lors de l'achat du filtre harmonique. Vous pouvez constater que les problèmes les plus graves sont générés à d'autres moments pendant le fonctionnement de l'usine.
Si vous souhaitez atténuer les problèmes d'harmoniques, suivez ces étapes:
1. Identifiez tout équipement non linéaire suspect (les VFD sont typiques) qui, selon vous, font que les harmoniques indésirables se déroulent dans votre système de distribution.
2. Configurez un analyseur ou un enregistreur de la qualité de l'électricité pour enregistrer les données. Connectez l'outil au point où le VFD se connecte à d'autres charges du système. Ce point est ce qu'on appelle le point de couplage commun (PCC) dans les installations industrielles. Bien que certains enregistreurs puissent être installés en permanence, il est logique d'utiliser un analyseur portable connecté et de le placer en toute sécurité dans l'armoire électrique appropriée pendant la durée de l'étude d'enregistrement.
3. Assurez-vous toujours de maintenir les précautions de sécurité électrique lors de la connexion et de la déconnexion de ce type d'équipement.
4. Enregistrez les données pour au moins un cycle de l'usine pour vous assurer que vos données capturent les événements des harmoniques les plus graves. Obtenez des enregistrements des opérations et des processus de l'usine pendant ce cycle et comparez-les avec vos données enregistrées.
5. Téléchargez les données sur un PC pour poursuivre son analyse avec le logiciel Analyzer. Ensuite, observez les harmoniques créées à différents moments pendant le fonctionnement du lecteur. Comparez les données des harmoniques avec les données opérationnelles de l'usine. Posez des questions, telles que: "Pendant quels événements et opérations de l'usine créent la plus grande distorsion des harmoniques?" "Quelle est la charge de sortie de mon VFD à ce moment-là?" Ce sera probablement le point de fonctionnement du VFD dans lequel les harmoniques seront corrigées.
L'IEEE recommande que la distorsion harmonique totale (THD) de la fréquence fondamentale de 60 Hz dans ce PCC ne dépasse pas la tension de 5%. Pour appliquer une action corrective.
6. Si possible, essayez de relier tous les problèmes de la plante rencontrés lors de l'enregistrement des données harmoniques avec les valeurs THD et les niveaux harmoniques à ce moment-là. Par exemple, si un PLC produit une fausse alarme à haute température dans l'équipement en même temps que la charge change dans le VFD et un grand moteur commence dans l'usine, vous avez peut-être découvert votre problème harmonique. Votre réponse peut être l'application d'un filtre conçu pour cette charge VFD particulière.
7. Enfin, travaillez avec le fabricant VFD qui a le problème de choisir la meilleure façon d'atténuer les harmoniques. Grâce à une série de questions et à une analyse d'ingénierie, votre fournisseur VFD vous aidera à déterminer la meilleure solution et le fournira afin d'atténuer les harmoniques indésirables.
