Origine des harmoniques électriques : causes, effets, traitement
Définition
Les harmoniques sont des distorsions de l'onde de tension ou de courant. Elles indiquent une mauvaise qualité de l'énergie électrique. Elles endommagent les équipements : défaillance de condensateurs, déclenchement intempestif de disjoncteurs, scintillement de tubes fluorescents, surchauffe et rupture de moteurs. L'électronique moderne (composants miniaturisés, alimentations à découpage) exige une onde sinusoïdale pure et est très sensible aux distorsions. Le THD (Total Harmonic Distortion) quantifie l'écart entre harmoniques. L'amplificateur compare signal de sortie et signal d'entrée pour mesurer cette différence.
Alimentations à découpage (Switch Mode Power Supplies - SMPS)
Les SMPS (TV, radios, fax, stéréos, variateurs, ordinateurs, imprimantes laser) convertissent le 230V alternatif en basse tension continue pour l'électronique. Ce sont des charges non-linéaires : elles absorbent le courant par à-coups, déformant l'onde de courant et créant des harmoniques.
Circuits dédiés mal conçus
Un circuit dédié comporte 3 conducteurs (phase, neutre, terre) et n'est pas un circuit isolé. Si des charges SMPS et d'autres équipements sensibles partagent le même circuit, les harmoniques propagées les endommagent toutes. Les harmoniques causent des dysfonctionnements généralisés.
Mise à la terre insuffisante
Un mauvais terre aggrave les effets des harmoniques. Si charges non-linéaires et autres équipements partagent le même conducteur de terre, la distorsion les affecte tous. Solutions : terre dédiée pour les prises alimentant charges non-linéaires, ou conducteur de neutre surdimensionné (« oversized neutral ») pour limiter l'échauffement.
Traitement des harmoniques
Les harmoniques peuvent causer des dégâts irréversibles. Deux approches : Filtrage (filtre harmonique accordé sur une plage de fréquences prédéfinie, traite un harmonique à la fois) ou Annulation (transformateurs d'annulation d'harmoniques : éliminent le courant de neutre élevé et les harmoniques d'ordre 3 à 21. Traite les harmoniques existants et prévient les futurs).