Les harmoniques du système d’alimentation sont les sous-produits des appareils électroniques qui se produisent lorsque certains types sont connectés aux systèmes d’alimentation. Les appareils tels que les alimentations sans coupure, les ordinateurs personnels et les variateurs de fréquence créent des harmoniques du système d’alimentation lorsqu’ils consomment de l’énergie par impulsions courtes au lieu de le faire de manière fluide. Les effets de ces harmoniques entraînent des tensions déformées et des problèmes qui ont un impact négatif sur les performances des systèmes.
Les sources d’alimentation électrique visent à fournir des tensions sinusoïdales de manière cohérente. Lorsque des charges non linéaires ou tout appareil utilisant des alimentations à découpage à semi-conducteurs pour transformer le courant alternatif en courant continu sont connectés à une source d’alimentation, il en résulte des harmoniques du système d’alimentation. Une charge linéaire a une relation de courant continu dans laquelle la puissance est proportionnelle à la tension avec les deux ondes ayant la même forme. Les lampes à incandescence, les moteurs et les radiateurs sont quelques exemples de charges linéaires.
Les charges productrices de courant harmonique sont non linéaires, où les formes d’onde de courant et de tension diffèrent les unes des autres par leur forme. Lorsqu’une telle charge consomme de l’énergie, des tensions harmoniques sont générées par l’impédance à l’intérieur du système. Les dispositifs ferromagnétiques, les unités d’éclairage à décharge et les dispositifs d’arc sont quelques exemples de charges non linéaires. Les effets des harmoniques du système d’alimentation peuvent être assez graves en fonction de l’amplitude de la distorsion de tension.
À bien des égards, son effet est comparable à la façon dont le stress affecte négativement le corps humain. Des niveaux élevés de distorsion harmonique peuvent entraîner un fonctionnement sporadique de l’équipement, des inefficacités du système d’alimentation et même des arrêts. L’ensemble du système de distribution des services publics et tous les appareils connectés peuvent être affectés à différents niveaux de plusieurs manières. Par exemple, les harmoniques du système d’alimentation peuvent réduire la durée de vie des condensateurs ou provoquer leur défaillance ou leur rupture. Les composants peuvent trébucher, exploser ou être endommagés sans aucune cause discernable.
Les distorsions de tension harmonique provoquent un fonctionnement instable des générateurs et une surchauffe des enroulements dans les transformateurs. Les appareils tels que les téléphones et les ordinateurs peuvent tomber en panne par intermittence ou présenter des interférences. Les utilisateurs peuvent se retrouver avec des factures d’électricité excessives car les compteurs de services publics enregistrent de manière incorrecte les mesures de puissance.
Les techniciens utilisent de nombreuses méthodes pour réduire les harmoniques du système d’alimentation, allant de conceptions plus efficaces à l’utilisation de transformateurs d’isolement et delta-delta. Avec une meilleure conception, les harmoniques peuvent être réduites en limitant les charges non linéaires à un certain pourcentage de la capacité d’un transformateur. Les transformateurs delta-delta déphasent les relations en utilisant diverses techniques, qui sont également bénéfiques. Les transformateurs d’isolement tentent de résoudre le problème en augmentant et en diminuant la tension du système pour qu’elle corresponde.