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Transitoires et déséquilibre de tension

Parmi les problèmes d'électricité qui touchent fréquemment les installations industrielles, on peut citer les baisses et pics de tension, les harmoniques, les transitoires et les déséquilibres de tension et de courant.

Ligne de moteurs de systèmes HVAC

Dans un système triphasé équilibré, les tensions de phase doivent être égales ou quasiment égales. Le déséquilibre est une mesure de l'inégalité des tensions de phase. Un déséquilibre de tension est la mesure des différences de tension entre les phases d'un système triphasé. Il dégrade les performances et raccourcit la durée de vie des moteurs triphasés.

L'impact des transitoires sur les moteurs peut être lourd. L'isolement des enroulements du moteur peut se détériorer, ce qui peut entraîner une défaillance précoce et coûteuse du moteur et des temps d'arrêt imprévus.

Contrôle de la tension transitoire dans les moteurs

Les tensions transitoires, c'est-à-dire les pics de tension indésirables et temporaires dans un circuit électrique, peuvent provenir de différentes causes à l'intérieur ou à l'extérieur d'une installation industrielle.

L'activation ou la désactivation de charges adjacentes, des groupes de condensateurs de correction du facteur de puissance ou même des conditions météorologiques éloignées peuvent générer des tensions transitoires sur les systèmes de distribution. Ces transitoires, qui varient en amplitude et en fréquence, peuvent provoquer une usure ou des défaillances d'isolement dans les enroulements du moteur.

Il peut cependant s'avérer difficile de trouver la source de ces transitoires, en raison de leur fréquence d'occurrence et de la diversité de leurs symptômes. Par exemple, un transitoire peut apparaître sur des câbles de commande et ne provoquera pas directement de dommages, mais il pourrait perturber le fonctionnement du système.

Analyseur de moteur et de qualité du réseau électrique Fluke 438-II

Un moyen efficace d'identifier et de mesurer les transitoires consiste à utiliser un analyseur de qualité du réseau électrique triphasé avec une fonction d'analyse des transitoires, comme le Fluke 438-II. La fonction d'analyse des transitoires de l'outil est réglée sur une tension supérieure à 50 V au-dessus de la tension normale. L'outil affiche alors toute tension supérieure à 50 V potentiellement problématique : les transitoires.

Si aucun transitoire n'est détecté lors d'une mesure initiale, il est conseillé de mesurer et d'enregistrer la qualité du réseau électrique au fil du temps à l'aide d'un enregistreur de qualité d'énergie avancé, tel que l'enregistreur de courant triphasé Fluke 1750.

Quelles sont les raisons d'un déséquilibre de tension ?

Un système triphasé déséquilibré peut provoquer une dégradation des performances ou une panne prématurée des moteurs triphasés ou de toute autre charge triphasée pour les raisons suivantes :

  • Contraintes mécaniques sur les moteurs du fait d'une sortie de couple inférieure à la normale
  • Courant supérieur à la normale sur les moteurs et les redresseurs triphasés
  • Courant déséquilibré circulant dans les conducteurs neutres des systèmes en étoile triphasés

Un déséquilibre de tension aux bornes du moteur provoque un déséquilibre de courant élevé, qui peut être six à dix fois plus important que le déséquilibre de tension. Des courants déséquilibrés mènent à une pulsation du couple moteur, à une augmentation des vibrations et des contraintes mécaniques, à une augmentation des pertes et à une surchauffe du moteur. Les déséquilibres de tension et de courant peuvent également indiquer des problèmes de maintenance comme des connexions desserrées et des contacts usés.

Un déséquilibre peut se produire à n'importe quel point du système de distribution. Les charges devraient être divisées également entre chaque phase d'un panneau de contrôle. Si une phase devient trop chargée par rapport aux autres, la tension sera inférieure sur cette phase. Les transformateurs et moteurs triphasés alimentés à partir de ce panneau peuvent chauffer, être anormalement bruyants, trop vibrer et même subir une défaillance prématurée.

Calcul du déséquilibre de tension

Le calcul qui permet de mettre en évidence un déséquilibre de tension est simple. Il s'agit du pourcentage de déséquilibre qui peut être utilisé pour déterminer les étapes suivantes de dépannage des problèmes de moteur. Le calcul s'effectue en trois étapes :

  1. Déterminer la moyenne de tension ou de courant
  2. Calculer l'écart maximal de tension ou de courant
  3. Diviser l'écart maximal par la moyenne de tension ou de courant, puis multiplier par 100. % de déséquilibre = (écart max. de V ou I / moy. de V ou I) x 100

Un calcul manuel de déséquilibre consiste à déterminer à un instant donné un déséquilibre de tension ou de courant. Un analyseur de moteur, comme le Fluke 438-II, affichera les déséquilibres de tension et de courant en temps réel, y compris toute variation du déséquilibre.

Ressources connexes