Une brève introduction aux applications du FHA (Filtre Harmonique Actif)
1. Quelles sont les causes de la tension harmonique et du courant harmonique ?
L’utilisation généralisée de dispositifs à charge non linéaire (tels que les variateurs de fréquence, les redresseurs et l’éclairage LED) entraîne une grave pollution harmonique dans le réseau électrique, provoquant une série de problèmes tels que la surchauffe des équipements, le dysfonctionnement des dispositifs de protection et la diminution du facteur de puissance.
En tant que nouvelle génération d’équipements de gestion de la qualité de l’énergie, l’AHF (Filtre Actif Harmonique) devient un outil essentiel pour résoudre les problèmes harmoniques dans les installations industrielles.
2. Les caractéristiques essentielles des installations industrielles :
Par rapport aux bâtiments ordinaires, les installations industrielles ont des besoins en énergie plus spécifiques, ce qui détermine la nécessité du contrôle harmonique.
Grande capacité de puissance : Avec une forte concentration d’équipements de production, la charge d’une seule installation atteint souvent des milliers à des centaines de milliers de volt-ampères, ce qui rend les problèmes électriques facilement amplifiés.
Types d’équipements diversifiés : Les installations industrielles contiennent une grande variété d’équipements, y compris diverses machines-outils, lignes de production automatisées et équipements électriques, exerçant une pression plus importante sur le système électrique.
Exigences de fiabilité élevées : La production continue signifie que les fluctuations de puissance peuvent entraîner des arrêts de production, des rebuts de produits et des accidents de sécurité.
3. Charge de l’installation : la source principale des harmoniques. Les charges non linéaires dans l’installation sont la cause fondamentale de la génération d’harmoniques, et leurs nuisances ne peuvent être ignorées.
01. Équipement à Variateur de Fréquence (VFD) : Les variateurs de fréquence utilisés pour le contrôle de vitesse dans des équipements tels que les ventilateurs et les pompes génèrent des quantités importantes d’harmoniques caractéristiques (5e, 7e et 11e harmoniques) lors de leur processus de redressement-inversion.
02. Équipement Redresseur : Les cuves de galvanoplastie, les systèmes UPS, etc., injectent un courant non sinusoïdal dans le réseau électrique.
03. Équipement à Arc : Les fours à arc et les machines à souder génèrent des fluctuations harmoniques à large bande. Lors de l’amorçage de l’arc et du soudage, les grandes variations de courant génèrent de nombreuses harmoniques, les 3e, 5e, 7e, 11e et 13e harmoniques étant particulièrement importantes.
04. Ordinateurs et Serveurs : Les ordinateurs génèrent des courants harmoniques lors du démarrage et de l’exécution des programmes, imposant des exigences élevées en matière de stabilité et de qualité de l’alimentation électrique.
05. Lumières LED : Les drivers des lumières LED présentent des caractéristiques non linéaires. Sous différents réglages de luminosité, les changements de courant et de puissance ne sont pas linéaires, ce qui peut générer des harmoniques et affecter la qualité du réseau électrique.
4. Les dangers des harmoniques incluent :
Vieillissement accéléré des équipements : provoquant une surchauffe des moteurs et des transformateurs, réduisant leur durée de vie. Augmentation des pertes de puissance : entraînant une augmentation des pertes dans les lignes et les équipements, et des coûts d’électricité plus élevés. Interférence avec la précision du contrôle : affectant les signaux PLC et des capteurs, réduisant la précision de la production.
5. Étude de cas : Atelier de four à arc électrique dans une usine métallurgique – Gestion des harmoniques fluctuantes
Contexte du projet : Lors de son fonctionnement, un four à arc électrique dans une usine métallurgique a fréquemment provoqué le scintillement de l’éclairage de l’atelier et de fausses alarmes du système de contrôle PLC, entraînant parfois des arrêts du four avec des pertes dépassant 100 000 RMB par arrêt.
Résultats des tests : Pendant le fonctionnement du four, le THDi fluctuait entre 15 % et 35 %, avec des fréquences harmoniques complexes qui variaient selon l’étape de fusion.
Solution : Un filtre actif avec une vitesse de réponse dynamique ≤10 ms a été utilisé pour suivre et compenser les changements harmoniques en temps réel.
Résultats de l’application : Le THDi a été stabilisé en dessous de 8 %, le scintillement de l’éclairage et les fausses alarmes du système de contrôle ont disparu, et le taux de fonctionnement continu du four à arc électrique est passé de 85 % à 98 %.
Diagramme spectral du courant avant la mise en service de l’AHF (Filtre Actif Harmonique)
Diagramme spectral du courant après la mise en service de l’AHF (Filtre Actif Harmonique)
