Tube fluorescent LED harmonique<>
Que sont les harmoniques de puissance
Les fréquences supérieures à la fréquence fondamentale sont appelées harmoniques, qui sont généralement des multiples entiers de la fréquence fondamentale (ou multiples irrationnels). Les harmoniques des multiples entiers peuvent être décrites par des séries de Fourier.
Les harmoniques peuvent provoquer une distorsion de la forme d'onde. Cette distorsion peut être observée avec un oscilloscope, tel qu'un instrument d'analyse du domaine temporel, mais il est préférable d'utiliser un instrument d'analyse du domaine fréquentiel, tel qu'un analyseur de spectre. Bien entendu, certains oscilloscopes haut de gamme avec fonction d'analyse spectrale peuvent également être utilisés.
Harmoniques dans le système d'alimentation
L'apparition de courants harmoniques dans les systèmes d'alimentation existe depuis de nombreuses années. Dans le passé, les courants harmoniques étaient utilisés par les chemins de fer électriques et les dispositifs industriels de régulation de vitesse à courant continu, et produits par des redresseurs au mercure qui convertissent le courant alternatif en courant continu. Ces dernières années, les types et les quantités d'équipements qui génèrent des harmoniques ont considérablement augmenté et continueront de croître. Par conséquent, nous devons examiner attentivement les harmoniques et leurs effets indésirables, et comment minimiser les effets indésirables.
1 Génération d'harmoniques
Dans un système d'alimentation électrique propre idéal, le courant et la tension sont des ondes sinusoïdales. Dans un circuit simple ne contenant que des composants linéaires (résistance, inductance et capacité), le courant circulant est proportionnel à la tension appliquée et le courant circulant est une onde sinusoïdale.
Dans le système d'alimentation réel, en raison de l'existence de charges non linéaires, lorsque le courant traverse la charge qui n'est pas linéaire avec la tension appliquée, un courant non sinusoïdal se forme. Toute forme d'onde périodique peut être décomposée en une onde sinusoïdale avec une fréquence fondamentale plus une onde sinusoïdale avec de nombreuses fréquences harmoniques. La fréquence harmonique est un multiple entier de la fréquence fondamentale. Par exemple, la fréquence fondamentale est de 50 Hz, la deuxième harmonique est de 100 Hz et la troisième harmonique est de 150 Hz. Par conséquent, la forme d'onde de courant déformée peut consister en une deuxième harmonique, une troisième harmonique... peut-être jusqu'à la trentième harmonique.
2 Types d'équipements générant des harmoniques
Toutes les charges non linéaires peuvent générer des courants harmoniques. Les types d'équipements qui génèrent des harmoniques sont : les alimentations à découpage (SMPS), les ballasts électroniques à tubes fluorescents, les variateurs de vitesse, les alimentations sans coupure (UPS), les équipements à noyau de fer magnétique et certains appareils électroménagers tels que les téléviseurs.
(1) Alimentation à découpage (SMPS) :
La plupart des appareils électroniques modernes utilisent des alimentations à découpage (SMPS). Ils sont différents de l'ancien équipement. Ils ont remplacé le buck et le redresseur traditionnels par l'alimentation directement via le dispositif redresseur contrôlable pour charger le condensateur de stockage, puis utiliser une tension et un courant de sortie appropriés. La méthode fournit le courant continu requis. L'avantage pour les équipementiers est que la taille, le prix et le poids de l'appareil peuvent être considérablement réduits. Son inconvénient est que quel que soit le modèle, il ne peut pas tirer de courant continu de l'alimentation, mais ne peut tirer que des impulsions. Courant. Ce courant d'impulsion contient un grand nombre de composantes de troisième harmonique et plus.
(2) Ballast électronique pour tube fluorescent :
Les ballasts électroniques pour tubes fluorescents ont été largement adoptés ces dernières années. Son avantage est qu'il peut améliorer considérablement le rendement du tube lorsqu'on travaille à hautes fréquences, mais son inconvénient est que son onduleur génère des harmoniques et du bruit électrique dans le courant d'alimentation. L'utilisation de modèles avec correction du facteur de puissance peut réduire les harmoniques, mais le coût est élevé.
(3) dispositif de transmission de régulation de vitesse CC :
Le régulateur de vitesse d'un moteur à courant continu utilise généralement un circuit redresseur en pont triphasé, également appelé circuit redresseur en pont à six impulsions, car il y a six impulsions par cycle du côté de la sortie CC (une sur la demi-onde de chaque phase ) . L'inductance d'un moteur à courant continu est limitée, il y a donc une onde pulsée de 300 Hz dans le courant continu (c'est-à-dire 6 fois la fréquence d'alimentation), ce qui modifie la forme d'onde du courant d'alimentation.
(4) Alimentation sans interruption (UPS) :
Il existe de nombreux types d'onduleurs différents selon la méthode de conversion de puissance et la méthode de conversion utilisée par l'alimentation externe vers l'alimentation interne. Les principaux types sont : UPS en ligne, UPS hors ligne et UPS d'interaction de ligne. Les charges alimentées par UPS sont toujours des équipements d'information électroniques, qui ne sont pas linéaires et contiennent un grand nombre d'harmoniques de faible ordre.
(5) dispositif à noyau magnétique :
La relation entre le courant magnétisant et la densité de flux magnétique dans un réacteur à noyau de fer est toujours non linéaire. Si la forme d'onde actuelle est une onde sinusoïdale (c'est-à-dire que la résistance dans le circuit est grande), il y aura des harmoniques plus élevées dans le champ magnétique, ce qui est considéré comme un processus de magnétisation forcée. Si la tension appliquée à la bobine est une forme d'onde sinusoïdale (c'est-à-dire que la résistance série est faible), la densité de flux magnétique sera également une forme d'onde sinusoïdale et la forme d'onde du courant contient des harmoniques plus élevées, ce qui est considéré comme un processus de magnétisation libre.
3 Problèmes et solutions causés par les harmoniques
Les courants harmoniques peuvent causer des problèmes à la fois dans le système d'alimentation et dans l'appareil. Cependant, les effets et les solutions sont très différents et doivent être traités séparément ; les méthodes adaptées pour éliminer les effets nocifs des harmoniques dans l'appareil ne peuvent pas réduire la distorsion causée par les harmoniques dans le système d'alimentation, et vice versa.
(1) Problèmes harmoniques dans l'appareil et solutions :
Il existe plusieurs problèmes courants et fréquents causés par les harmoniques : distorsion de tension, bruit de passage par zéro, surchauffe de la ligne neutre, surchauffe du transformateur, dysfonctionnement des disjoncteurs, etc.
①Distorsion de tension : étant donné que le système d'alimentation a une impédance interne, le courant de charge harmonique provoquera la distorsion de tension harmonique de la forme d'onde de tension (c'est la source de l'onde"flat top"). Cette impédance a deux composantes : l'impédance de la ligne de câble interne de l'appareil électrique après l'interface d'alimentation (PCC) et l'impédance du système d'alimentation avant le PCC. Le transformateur d'alimentation chez l'utilisateur est un exemple de PCC.
Le courant de charge déformé provoqué par la charge non linéaire produit une chute de tension déformée sur l'impédance du câble. La forme d'onde de tension déformée synthétisée est ajoutée à toutes les autres charges connectées au même circuit, provoquant la circulation de courants harmoniques, même si ces charges sont des charges linéaires.
La solution est de séparer la ligne d'alimentation de la charge génératrice d'harmoniques de la ligne d'alimentation de la charge sensible aux harmoniques. La charge linéaire et la charge non linéaire sont alimentées par des circuits différents à partir du même point d'interface de puissance, de sorte que la charge non linéaire est générée. Une tension déformée ne sera pas transmise à la charge linéaire.
Bruit de passage à zéro : de nombreux contrôleurs électroniques doivent détecter le point de passage à zéro de la tension pour déterminer quand la charge est connectée. Ceci est fait afin d'activer la charge inductive lorsque la tension passe par zéro sans générer de surtension transitoire, réduisant ainsi les interférences électromagnétiques (EMI) et les chocs de tension sur les dispositifs de commutation à semi-conducteur. Lorsqu'il existe des harmoniques de rang élevé ou des surtensions transitoires sur l'alimentation, la vitesse de variation de la tension au passage par zéro est très élevée et difficile à déterminer, ce qui conduit à des dysfonctionnements. En fait, il peut y avoir plusieurs passages à zéro dans chaque demi-onde.
③Surchauffe de la ligne neutre : dans un système d'alimentation triphasé à quatre fils où le point neutre est directement mis à la terre, lorsque la charge génère des courants harmoniques 3N, la ligne neutre traversera la somme des courants harmoniques 3N de chaque phase. Par exemple, lorsque la charge triphasée est déséquilibrée, le courant circulant dans le fil neutre sera plus important. Des expériences de recherche récentes ont montré que le courant neutre peut être supérieur au courant de phase de n'importe quelle phase. Provoque un échauffement trop élevé du fil neutre, augmente la perte de ligne et même brûle le fil.
La solution actuelle consiste à augmenter la section du fil neutre dans le système d'alimentation triphasé à quatre fils. L'exigence minimale est d'utiliser un fil de même section que le fil de phase. La Commission électrotechnique internationale (CEI) a proposé que la section du conducteur neutre soit égale à 200 % de la section du conducteur de phase.
L'échauffement du transformateur est trop élevé : lorsque le transformateur avec câblage Yyn produit un courant harmonique 3N à partir de la charge côté secondaire, en plus de la somme du courant déséquilibré de la charge triphasée sur la ligne neutre, le courant harmonique 3N circulera également Somme algébrique , et le courant harmonique circule dans le réseau par le côté primaire du transformateur. Le moyen le plus simple de résoudre les problèmes ci-dessus consiste à utiliser un transformateur connecté en Dyn pour faire circuler le courant harmonique généré par la charge dans l'enroulement en triangle du transformateur sans s'écouler dans le réseau électrique.
Que le courant harmonique pénètre ou non dans le réseau électrique, tous les courants harmoniques augmenteront la perte de puissance du transformateur et augmenteront l'échauffement du transformateur.
Provoque le dysfonctionnement du disjoncteur différentiel : Le disjoncteur différentiel (RCCB) fonctionne selon la somme des courants traversant le transformateur homopolaire. Si la somme des courants est supérieure à la limite nominale, il se déclenchera et coupera l'alimentation. Il y a deux raisons au dysfonctionnement du RCCB lorsque des harmoniques se produisent : Premièrement, parce que le RCCB est un dispositif électromécanique, il ne peut parfois pas détecter avec précision la somme des composants à haute fréquence, il se déclenchera donc par erreur. Deuxièmement, en raison du courant harmonique, le courant circulant dans le circuit sera supérieur à la valeur calculée ou simplement mesurée. La plupart des instruments de mesure portables ne peuvent pas mesurer la vraie valeur quadratique moyenne du courant, mais uniquement la valeur moyenne, puis supposer que la forme d'onde est un sinus pur, puis multiplier un facteur de correction pour obtenir la lecture. Lorsqu'il y a des harmoniques, le résultat de cette lecture peut être très inférieur à la vraie valeur, ce qui signifie que le déclencheur est réglé sur une valeur très basse.
Vous pouvez désormais acheter un disjoncteur capable de détecter la valeur quadratique moyenne du courant, couplé à la technologie de mesure de la valeur quadratique moyenne réelle, et corriger la valeur de réglage du déclencheur pour assurer la fiabilité de l'alimentation.
Les harmoniques du tube fluorescent à LED Benwei sont actuellement<>
