Bonsoir à tous
J'ai lu des choses sur l'harmonique 3, des bonnes et des moins bonnes ... Afin d'éclairer certains, je me permets des précisions :
1.Qu'est-ce que l'harmonique de rang 3 ?(H3)Elle est issue de calculs de décomposition en série de Fourier. Si un signal périodique a son fondamental à une fréquence F0, l'harmonique de rang trois de ce signal sera à une fréquence 3xF0. Notons que tous les signaux périodiques n'ont pas obligatoirement une harmonique de rang trois (et heureusement !!!).
2.Quand peut-on rencontrer une H3 ?Sur un signal périodique qui n'est pas sinusoïdal pur. Par exemple en électronique de puissance les H3 peuvent arriver , elles sont même courantes . Exemples : des signaux en sortie d'onduleur, de hacheur etc ....
3.Les H3 sont-elles dangereuses ?OUI !!!
4.Pourquoi les H3 sont elles dangereuses ?Dans un circuit magnétique triphasé (moteur, transformateur), on en veut surtout pas de H3 ! Car elles génèrent des flux magnétiques de rang 3 qui ne peuvent plus se refermer dans les tôles, ils passent donc dans l'air ! On a un système homopolaire qui fait écrouler l'inductance du circuit (ou fortement monter la réluctance ce qui est strictement équivalent), d'où un courant appelé ÉNORME ! S'il n'y a qu'une phrase à retenir, c'est celle-ci :
On ne veut pas H3 et ses multiples (H6 , H9 etc ...) dans un circuit magnétique pour éviter des appels de courants monstrueux.
5.Pourquoi ce phénomène d'écroulement de l'inductance d'un circuit magnétique ?Je vais prendre un exemple qui illustre les dangers d'un réseau triphasé homopolaire. Afin d'éviter des calculs de Fourrier, je vais prendre un réseau sinus pur (vous verrez on met en évidence le même phénomène que celui qui serait généré par H3 ).
Exemple : soit un transfo triphasé en 3 colonnes. Si je l'alimente par trois tensions sinus purs, pas de pb il fonctionne correctement. Mais si je branche la même tension secteur sur chaque enroulement, alors j'ai un réseau triphasé homopolaire. Sur les 3 colonnes j'ai 3 flux exactement en phase . Donc en bout de colonne (culasse) la somme des flux n'est pas nulle , maix vaut trois fois le flux dans une colonne. Donc le flux qui est obligé de se boucler (loi universelle) , veut le faire, mais par où ? Seule possibilité : dans l'air ! ==> L chute ==> I appelé monte. Voilà comment on crame un transfo.
Autre exemple, plus probable (car on alimente rarement un transfo tri avec la même tension !! :-)
Soit un onduleur tri . En sortie : signal presque sinus , une espèce de successions de paliers de tensions qui donnent au final des créneaux proches de la sinus pure. Ce signal comportent un fondamental et des H2, H3, H4, H5, H6 etc ..... Si on alimente un moteur tri avec cet onduleur, alors aura des flux magnétiques de rang 1,2,3,4,5, etc .... Les calculs de Fourrier donnent :
Rang 1 : le fondamental , le réseau est vu triphasé direct (surprenant non ?! ) H2 : le réseau est vu triphasé inverse (deux phases vues inversées) H3 : le réseau est vu HOMOPOLAIRE !!!!! H4: réseau vu direct H5:vu inverse H6: vu homopolaire etc ....
Donc on a des flux H3-H6-H9 etc .. qui sont tous exactement en phase, donc à l'endroit de leur convergence, ils ne peuvent s'annuler ==> passage dans l'air obligé ==> L chute ==> I réseau appelé monte.
6.Comment se protéger ?Il existe plusieurs parades. La plus simple est de toujours alimenter son moteur , transfo etc .. par les tensions COMPOSEES issues de l'onduleur, hacheur etc . On ne relie pas les neutres.
En effet, les maths nous montrent que Fourrier appliqué à des signaux triphasés (tensions simples) comportant des H1, H2 H3 etc ... , ne donnent JAMAIS de H3 H6 H9 sur des tensions composées.
Voilà un petit topo qui, j'espère, vous aura un peu éclairé.