Qualité de l'alimentation
Pour faire fonctionner une installation électrique, il convient de lui fournir la tension correcte et une intensité satisfaisante. Il s'agit d'un fait généralement connu. Il n'est cependant évident pour personne que l'énergie apportée dépend de sa qualité et que cette dernière influence grandement le fonctionnement de l'installation.
Avec des instruments de mesure classiques, tel qu'un multimètre ou une pince ampèremétrique, il est possible de déterminer que la tension, l'intensité du courant et la fréquence de la tension alternative ont des valeurs correctes. Malgré cela, de gros problèmes d'installation technique peuvent survenir en raison de problèmes liés à la qualité de l'alimentation. Prenons l'exemple des harmoniques, des tensions de papillotement, des creux et des pics de tension et des balourds. Ces manifestations peuvent entraîner une consommation d'énergie anormalement élevée et un mauvais fonctionnement voire une panne de l'installation. La norme européenne EN 50160 prévoit les exigences relatives à la qualité de l'alimentation à satisfaire. Pour effectuer une inspection ou identifier des problèmes de qualité de l'alimentation, il convient de procéder à une analyse du réseau. Pour ce faire, un équipement de mesure spécifique ainsi qu'un niveau approprié de connaissances dans le domaine de la qualité de l'alimentation sont nécessaires.
Harmoniques
La fréquence standard du réseau électrique en Europe occidentale est de 50 Hz. La tension est sinusoïdale et assure le passage d'un courant sinusoïdal. Pour les systèmes non linéaires, tels que les machines à fréquence contrôlée, les ballasts électroniques et les ordinateurs, d'autres composantes de fréquences, appelées harmoniques, peuvent se former. Ces harmoniques sont des multiples de la fréquence fondamentale. Avec une fréquence fondamentale de 50 Hz, le 2èmeharmonique est de 100 Hz, le 3ème de 150 Hz, etc. Un problème commun de qualité de l'alimentation est la surcharge du neutre par le 3ème harmonique. Cela nécessite une explication.
Dans un système triphasé, les phases sont décalées de 120 degrés l'une par rapport à l'autre. Le courant passe dans la 2ème phase 1/3 de période après la 1ère. Quand un courant sinusoïdal stable de 50 Hz circule à travers les trois phases, le courant passant dans le conducteur neutre sera de 0, parce qu'ensemble, ces ondes s'annulent. En présence d'un 3ème harmonique (150 Hz) sur chaque phase, les ondes sont parfaitement en phase. Lorsque ces harmoniques deviennent nuls, ils ne sont pas éliminés, mais ils s'additionnent, provoquant un courant excessif et le neutre peut être surchargé. Cette surcharge peut entraîner la surchauffe du câble, causant des problèmes d'isolation, ou de surchauffe du transformateur.
L'influence des harmoniques élevés sur la résistance d'un câble est un autre de leurs effets. Ainsi, pour un septième harmonique à une fréquence de 350 Hz, la résistance du câble augmente jusqu'à 60% par rapport à la résistance en CC. Ceci crée une chute de tension et génère une chaleur importante. Toutefois, si la puissance active est mesurée uniquement par ce câble, il peut apparaître à partir de la mesure que la valeur mesurée est bien en dessous de la valeur nominale du câble.
Afin de résoudre les problèmes des harmoniques, il existe différentes méthodes. L'augmentation du diamètre du fil de neutre ou l'utilisation de neutre séparé pour chaque phase en sont des exemples. Il existe également des circuits de transformateurs spéciaux qui peuvent éliminer les harmoniques. La solution la plus économique est encore de séparer électriquement chaque appareil électrique. De cette façon, les charges linéaires sont physiquement séparées des charges non linéaires. Cela a toutefois pour effet de provoquer une augmentation du nombre de boîtes de distribution.
Analyseurs de réseau
La plupart des analyseurs de réseau sont conçus pour effectuer des mesures sur des systèmes triphasés, où, dans tous les cas, la tension, l'intensité, les trois capacités, la puissance inductive, cos φ et les harmoniques sont enregistrés. Il existe également des analyseurs de réseaux monophasés, mais ceux-ci ont une portée limitée. Certains analyseurs ont 3 connecteurs pour pinces ampèremétriques, alors que d'autres en ont 4 ou 5. Pour les analyseurs utilisant 3 connecteurs, les trois courants de phase sont mesurés physiquement et le courant de neutre est calculé sur la base de la somme vectorielle des courants de phase (seulement les composants de 50 Hz). Pour les analyseurs utilisant 4 connecteurs, le courant de phase ainsi que le courant de neutre sont mesurés physiquement. Pour les analyseurs utilisant 5 connecteurs, le courant mesuré par la terre. L'inconvénient de 3 connecteurs par rapport à 4 ou 5 est que le courant de neutre est calculé par 3 connecteurs alors que des harmoniques (autres composantes de fréquence) peuvent être présents. Cela peut altérer les mesures.
Une autre différence entre les analyseurs de réseau est la rapidité à laquelle ils réalisent des échantillons (le nombre de points de mesure par période/cycle). Cette vitesse est d'une importance capitale pour l'enregistrement de changements brusques de tension ou de courant. Les vitesses les plus courantes sont 64, 128 et 256 échantillons par cycle. Une période/un cycle dure 20 ms pour une fréquence de 50 Hz seulement. Pour une vitesse d'échantillonnage de 256, l'instrument reporte donc 50 *
mesures par unité de seconde. Ceci est valable pour chacun des paramètres réglés. Si une mesure est effectuée simultanément pour un grand nombre de paramètres, des exigences élevées en termes de vitesse du processeur de l'analyseur de réseau sont requises. Dans la plupart des cas, il est important d'effectuer une mesure pendant une période de temps prolongée, de manière à obtenir un bon aperçu de l'influence des différentes charges et d'autres facteurs externes. L'analyseur de réseau stocke les données de mesure de sorte que ces dernières puissent être analysées plus tard et qu'un rapport puisse être fait. Il est donc important que l'instrument utilisé dispose d'une capacité de stockage suffisante, sous la forme d'une mémoire interne ou externe.
Le bon choix des instruments
Pour bien choisir parmi tous les analyseurs de réseau, il convient de tenir compte de plusieurs facteurs. L'instrument doit disposer de fonctionnalités vous permettant de mesurer tous les paramètres que vous souhaitez mesurer. En plus des paramètres mentionnés ci-dessus (les plus fréquents), il existe des analyseurs de réseau disposant de fonctions pour le courant de démarrage, de vectogramme, de déviation, de portée et de transit. La facilité d'opération est également une considération importante. Il existe des analyseurs de réseau doté d'un grand écran couleur tactile, permettant de régler les paramètres grâce à une structure de menu simple. Souvent, un schéma de connexion apparaît même à l'écran. Les options de langue sont également importantes. Par exemple, l'interface utilisateur, le logiciel Windows inclus et les instructions des instruments de la série PQA820 de la LIGNE ELECTRO sont disponibles dans leur intégralité en néerlandais et en anglais. Un protocole de communication est nécessaire pour la communication des analyseurs avec le logiciel inclus ou en option. Le protocole le plus largement utilisé est encore aujourd'hui le RS-232 (connexion en série), pour la simple et bonne raison qu'il est toujours la norme industrielle. La technologie USB et la communication sans fil Bluetooth® sont clairement en plein essor. En plus des fonctionnalités et de la facilité d'opération, la précision et la fiabilité de l'appareil sont également des facteurs importants dans le choix d'un instrument de mesure. Faites-vous conseiller par un fournisseur d'instruments disposant des connaissances appropriées, proposant une bonne gamme de produits et la possibilité de bénéficier d'un support technique. En outre, un calibrage périodique du dispositif d'analyse est souhaitable, il est donc prudent de choisir un organisme pouvant calibrer et offrir des services de façon appropriée et indépendante.