Un conducteur actif et singulier : le neutre - Electrotechnique

Cahier Technique Schneider Electric n° 212 / p.14
Le tableau de la figure 17 donne des exemples
d’appareils monophasés générateurs de
3.2 Charges monophasées dans un système triphasé
courants harmoniques, et leurs principales
caractéristiques typiques.
Type d’appareil P (W) I L (A) i 3 (%)
Micro-ordinateur 60 0,5 85
Micro-ordinateur + imprimante active 300 1,45 35
Photocopieur en veille 70 0,32 65
Photocopieur actif 1500 - 2200 7 - 10 15
Tube fluo à ballast magnétique 36 0,2 25
Tube fluo à ballast électronique 36 0,16 10
Ballon fluorescent 250 1,4 10
Lampe fluo compacte 25 0,2 80
Moteur avec variateur de vitesse 500 - 3000 4 - 18 80
P (W) : puissance active consommée
I L (A) : valeur efficace du courant absorbé
i 3 (%) : taux de courant harmonique de rang 3
Fig. 17 : les principaux générateurs d’harmoniques de rang 3 dans les installations industrielles et tertiaires.
Dans un système simplifié constitué d’une
source triphasée équilibrée et de trois charges
monophasées identiques, connectées entre
phases et neutre (cf. fig. 18 ) considérons deux
cas particuliers :
v celui de trois charges linéaires,
v celui de trois charges non linéaires.
c Dans le cas de charges linéaires, les courants
constituent un système triphasé équilibré. La
somme des courants de phases est nulle, ainsi
donc que le courant dans le neutre.
c Dans le cas de charges non linéaires, les
courants de phases ne sont pas sinusoïdaux et
contiennent donc des harmoniques, en
particulier de rang multiple de 3.
Les courants des trois phases étant égaux, les
courants harmoniques, de rang 3 par exemple,
ont la même amplitude et peuvent s’écrire sous
la forme :
ir3 = I3
. sin 3.
( ωt)
⎛ 2π
⎞
is3 = I3. sin 3.
⎜ωt
− ⎟ = I . sin ( t − ) = i
⎝ ⎠ 3 3ω 2π
r3
3
⎛ 4π
⎞
i = I3. sin 3.
⎜ωt
− ⎟ = I3.
sin ( 3ωt−4π) = i
⎝ 3 ⎠
t3 r3
Dans cet exemple, les courants harmoniques
de rang 3 des 3 phases sont donc identiques.
Le courant dans le neutre étant égal à la somme
des courants des phases, la composante de
rang 3 du courant neutre est donc égale à la
somme des composantes de rang 3, soit :
in3 = 3.ir3 Source
N
iN
it
Charge
Fig. 18 : charges monophasées.
is
ir
Charge Charge
D’une manière générale, pour des charges
équilibrées, les courants harmoniques de rang
multiple de 3 sont en phase et s’additionnent
arithmétiquement dans le conducteur neutre,
alors que les composantes fondamentales et les
harmoniques de rang non multiple de 3
s’annulent.
Les courants harmoniques 3 sont des courants
homopolaires qui circulent en phase dans les 3
phases.