générateur THD : tout ce qu'il faut savoir

30 octobre 2023
Par BISON

Une onde sinusoïdale pure et brute est un concept théorique qui ne peut être produit que par un alternateur idéal avec des enroulements de stator parfaitement répartis, résultant en un champ magnétique parfaitement uniforme. En pratique, aucune des deux conditions n’est remplie et la forme d’onde de sortie de tout alternateur en fonctionnement s’écartera d’une forme d’onde parfaite.

La qualité de l'énergie de tout type de générateur et la charge électrique qu'il peut fournir sont évaluées via la valeur THD. Les harmoniques qui dépassent les limites acceptables peuvent provoquer divers problèmes, notamment une surchauffe de l'équipement, des vibrations, du bruit, des dommages ou une panne d'équipement électronique, des interférences dans les circuits de commande et les communications, une performance réduite du système et même un incendie.

Dans les articles suivants, vous pourrez découvrir ce qu'est la distorsion harmonique totale (THD) et pourquoi elle est importante , ainsi que des informations complémentaires sur les effets de la distorsion harmonique et d'autres sujets.

Le THD du générateur est-il important ?

L'impédance source de tout générateur portable change avec le temps après un changement de charge jusqu'à ce que le système se stabilise à nouveau. Pour tout changement de charge donné dans la valeur instantanée du courant, le générateur produira la distorsion harmonique totale la plus faible, ou THD, avec la réactance interne la plus faible.

Vous comprendrez cela avec la logique suivante. Lorsque vous activez soudainement une charge relativement importante sur un petit générateur, les valeurs de fréquence et de tension fluctuent jusqu'à ce que l'AVR et le régulateur de fréquence s'adaptent au changement de charge.

C'est pourquoi les charges non linéaires fonctionnent bien sur l'alimentation électrique et produisent une distorsion harmonique totale élevée sur les générateurs.

Effets néfastes sur les générateurs portatifs

a) Fonctionnement irrégulier de l'AVR

Un régulateur de tension automatique (AVR) peut détecter une tension incorrecte aux bornes du stator si la quantité de THD-V est élevée et régulera le générateur au mauvais niveau.

b) Fluctuations erratiques de la vitesse

Un régulateur de fréquence CA peut facilement mal fonctionner en raison d’une distorsion harmonique globale élevée. Ces régulateurs obtiennent un signal de retour de vitesse en détectant la fréquence de la tension de sortie à l'intérieur de l'unité AVR. Une distorsion harmonique globale excessive peut causer des problèmes dans des scénarios impliquant plusieurs passages à zéro dans un cycle, conduisant à des mesures inexactes et à une instabilité du système de régulation de vitesse.

Autres effets néfastes des harmoniques

Différents types de charges subissent d’autres effets néfastes des harmoniques. Vous pourrez en apprendre davantage sur ces effets dans les sections à venir.

c) Effets instantanés

Les tensions harmoniques peuvent affecter négativement les équipements électroniques, provoquer des vibrations et du bruit et provoquer des interférences dans les circuits de communication et de contrôle.

d) Effets à long terme

Les effets à long terme sont causés par la fatigue mécanique provoquée par les vibrations et la chaleur. Ils incluent l’échauffement des condensateurs provoqué par les pertes par conduction et par hystérésis diélectrique. Un THD élevé peut provoquer une panne diélectrique et un échauffement.

Comment réduire le THD du générateur ?

Il est important de noter que tous les générateurs produisent du THD. Cependant, certains générateurs produisent plus de THD que d’autres. Il est important de choisir un générateur avec un faible THD, surtout si vous alimentez des équipements électroniques sensibles. Il existe plusieurs façons de réduire le THD du générateur, notamment :

Choisissez un type de générateur avec un faible indice THD.

Les générateurs à onduleur utilisent des circuits électroniques de pointe pour produire une alimentation électrique propre et stable à faible distorsion harmonique totale (THD). Ils génèrent du courant alternatif, le convertissent en courant continu, puis le reconvertissent en courant alternatif avec un contrôle précis de la tension et de la fréquence. Cette technologie élimine la majeure partie de la distorsion harmonique, ce qui les rend idéaux pour les appareils électroniques sensibles.

Les générateurs à onduleur intègrent une régulation numérique de la tension, une détection automatique de la charge et des systèmes de filtrage avancés pour garantir une faible sortie THD. Ces fonctionnalités contribuent à une alimentation électrique de haute qualité et à la protection des appareils connectés.

Régulateurs de tension automatiques (AVR)

Les systèmes AVR régulent la tension de sortie du générateur pour maintenir un niveau de tension stable. En réduisant les fluctuations de tension et la distorsion, l'AVR contribue à réduire les niveaux de THD dans la puissance de sortie. Il assure une alimentation électrique constante et propre aux charges sensibles.

La technologie AVR peut être intégrée à divers générateurs, tels que des générateurs portables et des unités de secours, pour fournir une faible puissance THD. Il offre une solution rentable pour améliorer la qualité de l’énergie sans nécessiter de modifications importantes du générateur.

Filtres THD

Certains groupes électrogènes diesel utilisent des filtres spéciaux pour réduire la distorsion harmonique du courant de sortie. Ces filtres éliminent les fréquences harmoniques indésirables, ce qui permet d'obtenir un signal plus propre avec un taux de distorsion harmonique total (THD) plus faible.

Ces générateurs diesel équipés de filtres THD sont généralement utilisés dans des applications avec une capacité de puissance élevée et des exigences THD strictes. Ils fournissent une alimentation stable et fiable pour les applications industrielles, commerciales et d’infrastructures critiques.

Déclasser le générateur

Choisissez un générateur à faible THD avec une puissance de sortie suffisante pour répondre à vos besoins. Le surdimensionnement ou le sous-dimensionnement d’un générateur affectera son efficacité et la qualité de son alimentation électrique. Estimez les besoins énergétiques totaux de l’équipement que vous prévoyez de connecter au générateur. Tenez compte à la fois de la demande de puissance continue et de pointe pour garantir que le générateur peut gérer la charge sans affecter la qualité de l’énergie.

Dispositifs de sécurité et mécanismes de protection

Protection contre les surcharges: Assurez-vous que le générateur dispose d'une protection intégrée contre les surcharges, ce qui peut provoquer une chute de tension et une augmentation des niveaux de THD. Des fonctionnalités telles que des disjoncteurs et des mécanismes de détection de surcharge protègent le générateur et les équipements connectés.
Régulation de tension et protection contre les surtensions: Recherchez des générateurs dotés de capacités de régulation de tension pour maintenir des tensions de sortie stables. Les fonctions de protection contre les surtensions peuvent protéger les appareils électroniques sensibles contre les pics de tension et les transitoires.

Conclusion

Le THD du générateur est une considération importante lors du choix et du fonctionnement d’un générateur. Les générateurs à faible THD sont essentiels pour fournir une énergie propre et stable.

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Les générateurs BISON sont spécialement conçus pour offrir une faible distorsion harmonique totale (THD), garantissant une puissance de sortie plus propre. Avec des valeurs THD bien conformes aux normes de l'industrie, nos générateurs garantissent une alimentation électrique sûre, efficace et stable, minimisant le risque de dommages à vos appareils électroniques sensibles.

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FAQ sur la façon de rendre votre générateur silencieux

Dans quelle mesure le THD est-il trop élevé ?

Vous vous demandez peut-être « Qu’est-ce qu’un THD normal ? ». Les limites générales admissibles de distorsion harmonique totale pour différents types d’équipement sont :

Câbles : distorsion de tension du blindage du noyau = 10 %
Electronique sensible : Distorsion de tension = 5 % ; cependant, le pourcentage d'harmoniques individuelles doit être limité à 3 %.
Machines asynchrones : Distorsion du courant statorique = 1.5 à 3.5%
Machines synchrones : Distorsion du courant statorique = 1.3 à 1.4 %.
Condensateurs : Distorsion de courant = 83 % avec une surcharge de 30 %. Les surtensions pourront atteindre 10 %.

Quelle est l’importance des générateurs à faible THD ?

Protection des équipements sensibles : les générateurs à faible THD protègent les composants électroniques sensibles en réduisant les fluctuations de tension et la distorsion de la forme d'onde. Les générateurs à faible THD sont essentiels pour alimenter les appareils électroniques sensibles tels que les ordinateurs, les équipements médicaux et les systèmes audio/vidéo. Ces appareils sont sensibles aux distorsions harmoniques et le générateur à faible THD garantit leur fonctionnement sûr et ininterrompu.
Éviter la corruption des données et les pannes du système : des niveaux élevés de THD peuvent entraîner une corruption des données, des dysfonctionnements et même un effondrement du système dans les équipements électroniques sensibles.
Minimiser les pertes de puissance : les distorsions harmoniques dans l’alimentation électrique peuvent entraîner des pertes accrues dans les composants électriques et les systèmes de distribution.
IEEE 519 et limites THD : la norme 519 de l'Institut des ingénieurs électriciens et électroniciens (IEEE) fixe des limites sur les niveaux THD pour garantir la qualité de l'énergie et éviter les interférences avec les réseaux électriques.
Exigences de l'agence de protection de l'environnement (EPA) : certaines applications, telles que les zones écologiquement sensibles, nécessitent le respect des réglementations de l'EPA en matière de distorsion harmonique.