Un conducteur actif et singulier : le neutre - Electrotechnique

3.4 Taux de charge du conducteur neutre
Cahier Technique Schneider Electric n° 212 / p.18
Le courant dans le neutre peut donc dépasser le
courant de chaque phase dans des installations
telles celles possédant un grand nombre de
dispositifs monophasés (équipements
informatiques, éclairage fluorescent). C’est le
cas dans les immeubles de bureaux, centres de
calcul, Internet Data Centers, centres d’appels
téléphoniques, banques, salles de marchés,
zones d’éclairage en Grande Distribution…
Cette situation n’est pas générale, en raison de
l’alimentation simultanée de charges linéaires et/
ou triphasées (chauffage, ventilation, éclairage
incandescent…) ne générant pas de courant
harmonique de rang 3. Une attention particulière
doit cependant être apportée aux sections des
conducteurs neutre, pour leur détermination lors
de la conception d’une nouvelle installation, ou
pour leur adaptation lors d’un changement des
charges alimentées.
Une approche simplifiée permet d’estimer le taux
de charge du conducteur neutre.
Comme indiqué en 3.3, pour des charges
équilibrées, le courant dans le neutre IN est très
voisin de 3.I3 , soit :
IN ≈ 3.I3 qui peut s’écrire : IN ≈ 3.i3 .I1 Pour de faibles valeurs de distorsion, la valeur
efficace du courant est proche de la valeur
efficace du fondamental, donc :
IN ≈ 3.i3.IL d’où : IN /IL ≈ 3.i3 (%)
Cette équation lie tout simplement le taux de
surcharge du neutre (IN /IL) au taux de courant
harmonique de rang 3. Elle permet d’observer,
en particulier, que lorsque ce taux atteint 33 %,
le courant dans le conducteur neutre est égal au
courant dans les phases.
Pour des valeurs quelconques de distorsion, des
simulations ont permis d’obtenir une loi moins
approximative, présentée sur la figure 25 .
IN / IL
2,0
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0 20
15
40 60 80 100
33
Fig. 25 : taux de charge du conducteur neutre en
fonction du taux d’harmonique 3.
i3 (%)
Sans information détaillée sur les émissions
d’harmoniques des appareils installés, une autre
approche simplifiée consiste à lier directement le
taux de charge du conducteur neutre au
pourcentage de charges électroniques.
La courbe de la figure 26 a été établie compte
tenu d’un taux de courant harmonique 3 généré
par les charges électroniques égal à 85 %.
IN / IL
2,0
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0 20 40 60 80 100
i3 (%)
Fig. 26 : surcharge du conducteur neutre en fonction
du pourcentage de charges non linéaires.
Dans les installations de forte puissance (ordre
de grandeur : P > 100 kVA ou I > 150 A),
plusieurs facteurs contribuent à réduire la
surcharge du neutre :
c de plus en plus d’équipements informatiques
(stations de travail, serveurs, routeurs, ASI…)
utilisent des circuits de compensation du facteur
de puissance (Power Factor Correction -PFC-)
pour réduire considérablement les harmoniques
de rang 3 générés ;
c les installations de chauffage, ventilation,
climatisation des bâtiments de grande taille sont
alimentées en triphasé, elles ne contribuent donc
pas à la génération d’harmoniques de rang 3 ;
c les dispositifs d’éclairage fluorescent (à
ballasts magnétiques ou électroniques) génèrent
proportionnellement moins d’harmoniques de
rang 3, et ceux-ci compensent partiellement les
harmoniques générés par les équipements
informatiques.
Ce foisonnement des charges est d’autant plus
important que la puissance de l’installation est
importante. Sauf cas exceptionnel, le taux
d’harmonique dans ces installations ne dépasse
pas 33 % et le courant dans le conducteur
neutre ne dépasse pas le courant dans les
phases. Il n’est donc pas nécessaire de surdimensionner
le conducteur neutre par rapport
aux conducteurs de phases. (cas des
conducteurs unipolaires).