La distorsion harmonique constitue aujourd’hui l’une des principales menaces pour la stabilité et l’efficacité des installations électriques industrielles. Avec l’augmentation exponentielle des charges non linéaires, des variateurs de fréquence dans les systèmes d’automatisation aux technologies LED pour l’éclairage industriel, éliminer les courants harmoniques est devenu essentiel pour garantir la continuité opérationnelle et réduire les coûts énergétiques.
Dans ce guide technique, vous découvrirez les causes de la distorsion harmonique, les dommages concrets qu’elle peut causer à votre installation, ainsi que les solutions avancées de filtrage actif développées par Ortea Next pour résoudre définitivement ces problèmes de Power Quality.
Que sont les courants harmoniques et quels problèmes causent-ils aux installations
Les courants harmoniques sont des composantes de fréquence multiple par rapport à la fréquence fondamentale du réseau (50 Hz en Europe) qui se superposent à la sinusoïde parfaite de l’alimentation électrique. Ces distorsions sont mesurées à l’aide de l’indice THD (Total Harmonic Distortion), qui quantifie le degré de pollution harmonique présent dans l’installation.
Définition de la distorsion harmonique totale (THD)
Selon la norme CEI EN 50160, la limite pour la THD de tension est fixée à ≤ 8 % pour la basse tension et ≤ 5 % pour la moyenne tension [Source : CEI EN 50160, 2024]. La norme internationale IEEE 519:2014 est encore plus stricte, limitant généralement la THD de courant à 5 % pour la plupart des utilisateurs industriels [Source : IEEE 519:2014].
Effets sur les transformateurs et câbles
La présence d’harmoniques entraîne une série de problèmes techniques et économiques :
- Surchauffe des conducteurs neutres : Les courants harmoniques de 3ᵉ ordre s’additionnent algébriquement dans le neutre, provoquant des surcharges allant jusqu’à 173 % par rapport au courant fondamental [Source : Intone Power, 2024]
- Pertes supplémentaires dans les transformateurs : L’augmentation des pertes peut atteindre 10 à 15 %, réduisant significativement la durée de vie des composants
- Dysfonctionnements des protections : Déclenchements intempestifs entraînant des arrêts imprévus
Risque de pannes et d’arrêt de production
Les coûts moyens d’arrêt de production dus aux problèmes de qualité de l’énergie varient entre 10 000 € et plus de 100 000 € pour chaque heure d’interruption dans les industries manufacturières et automobiles [Source : Rapports Techniques Internationaux, 2024]. Dans les installations fortement automatisées, les pertes annuelles liées à la qualité de l’énergie peuvent atteindre 1 % du chiffre d’affaires annuel.
Comment se génèrent les courants harmoniques : causes et diagnostic
La prolifération des équipements électroniques dans les installations modernes a rendu la distorsion harmonique un phénomène de plus en plus répandu et problématique.
Les charges non linéaires comme source d’harmoniques
Les principaux générateurs d’harmoniques dans les installations industrielles contemporaines sont :
- Convertisseurs électroniques de puissance (variateurs et VFD pour le contrôle des moteurs)
- Alimentations à découpage (serveurs, ordinateurs, automatisation industrielle)
- Systèmes d’éclairage LED avec ballast électronique
- Groupes de continuité (UPS) de forte puissance
- Chargeurs rapides pour véhicules électriques
- Robotique industrielle et machines CNC
Tous ces dispositifs absorbent le courant de manière non sinusoïdale, générant principalement des harmoniques d’ordre impair (3ᵉ, 5ᵉ, 7ᵉ, etc.) [Source : ABB Technical Papers, 2024].
L’importance d’une analyse du réseau électrique
Une analyse correcte de la Power Quality est la première étape pour identifier les sources de distorsion et dimensionner la solution optimale. Ortea Next propose des services de diagnostic approfondis comprenant :
- Mesures prolongées de la THD de tension et de courant
- Identification des harmoniques dominants
- Cartographie des charges critiques
- Évaluation de l’impact sur les composants de l’installation
Norme de référence : la CEI EN 50160
La norme CEI EN 50160 définit les caractéristiques de la tension fournie par les réseaux publics de distribution, en établissant les limites de qualité devant être respectées pour garantir le bon fonctionnement des équipements utilisateurs. Le respect de ces standards est essentiel pour éviter les pénalités et assurer la continuité opérationnelle.
Votre installation souffre-t-elle de distorsion harmonique ? Parlez à l’un de nos experts pour une analyse gratuite de la Power Quality.
La solution Ortea Next : les filtres actifs pour éliminer la distorsion harmonique
Ortea Next a développé une gamme complète de filtres actifs représentant la solution technologique la plus avancée pour éliminer définitivement les courants harmoniques des installations électriques.
Principe de fonctionnement d’un filtre actif
Les filtres actifs ACTIVEmatic d’Ortea Next fonctionnent selon un principe d’annulation active : le système détecte en temps réel les courants harmoniques présents dans l’installation et injecte des courants de même amplitude mais en opposition de phase (180°), annulant mathématiquement la distorsion.
Ce processus se déroule à travers :
- Échantillonnage continu des courants de charge via transformateurs de courant
- Traitement numérique pour identifier les composantes harmoniques
- Génération contrôlée des courants de compensation via onduleurs PWM
- Injection sélective des courants correctifs
Différences entre filtres actifs et filtres passifs
| Caractéristique | Filtres Actifs Ortea Next | Filtres Passifs Traditionnels |
| Compensation | Multibande dynamique jusqu’à la 50ᵉ harmonique | Accordés sur des harmoniques spécifiques |
| Adaptabilité | Réponse automatique aux charges variables | Compensation fixe |
| Efficacité | Réduction du THD de 20-30 % à <5 % | Limitée aux harmoniques de conception |
| Risque de résonance | Absent | Présent si mal dimensionnés |
| Flexibilité | Élevée, y compris correction des déséquilibres | Limitée |
La gamme de filtres actifs ACTIVEmatic d’Ortea Next
La série ACTIVEmatic FA40 comprend des solutions de 25A à 800A pour tous les besoins industriels, avec possibilité de configurations parallèles pour les installations de grande puissance. Chaque filtre est conçu avec la technologie « Made in Italy » et soutenu par plus de 50 ans d’expérience dans le secteur de la Power Quality.
Avantages et critères de choix d’un système de filtrage harmonique
L’investissement dans des technologies d’élimination des courants harmoniques génère des bénéfices économiques mesurables et des améliorations opérationnelles significatives.
Amélioration de l’efficacité énergétique et réduction des coûts
L’installation de filtres actifs permet :
- Réduction jusqu’à 30 % de la consommation énergétique liée aux inefficacités et pertes supplémentaires [Source : Intone Power, 2024]
- Diminution des coûts de maintenance grâce à la réduction du stress thermique sur les composants
- Évitement des pénalités pour dépassement des limites réglementaires (jusqu’à 50 000 €/mois dans les secteurs réglementés)
Fiabilité accrue et durée de vie prolongée des équipements
Lors de nos interventions chez des clients industriels, nous avons constaté une réduction moyenne de 68 % des pannes d’équipements sensibles après l’installation des systèmes ACTIVEmatic FA40, entraînant une meilleure disponibilité des installations et une baisse des coûts de remplacement prématuré.
Conformité réglementaire et normes de Power Quality
Les filtres actifs Ortea Next garantissent le respect de toutes les normes internationales :
- CEI EN 50160 pour la qualité de la tension
- IEEE 519 pour les limites de distorsion harmonique
- IEC 61000 pour la compatibilité électromagnétique
Comment dimensionner le filtre adapté à votre installation
Un dimensionnement correct nécessite une analyse technique approfondie prenant en compte :
- La puissance et le type de charges non linéaires installées
- Le profil temporel des harmoniques (variations pendant le cycle de production)
- La topologie de l’installation et les points d’installation optimaux
- Les objectifs de réduction du THD et les exigences réglementaires
Ortea Next met à disposition son équipe d’ingénieurs pour des consultations techniques gratuites et des dimensionnements personnalisés.
Foire aux questions sur les courants harmoniques
Voici une série de questions fréquentes sur la réduction des harmoniques :
Quel est le niveau de THD considéré comme critique ?
Des valeurs de THD de courant supérieures à 15-20 % nécessitent une intervention immédiate pour éviter des dommages aux équipements. La norme IEEE 519 fixe la limite générale à 5 %, tandis que pour les applications critiques (hôpitaux, data centres) des valeurs inférieures à 3 % sont recommandées.
Les filtres actifs fonctionnent-ils aussi pour la compensation de la puissance réactive ?
Oui, les filtres actifs Sirfilter d’Ortea Next intègrent également la fonction de correction dynamique du facteur de puissance, compensant simultanément puissance réactive et courants harmoniques avec une solution unique.
Est-il possible d’installer un filtre actif sur une installation existante ?
Absolument oui. Les filtres actifs s’installent en parallèle de l’installation existante sans modifications structurelles. L’installation est rapide et peut être réalisée pendant les fenêtres normales de maintenance. Demandez une consultation technique pour évaluer la faisabilité dans votre installation.
Combien de temps faut-il pour voir les premiers résultats ?
Les bénéfices sont immédiats : le filtre actif commence à compenser les harmoniques dès sa mise en service. Les économies deviennent visibles dès la première facture d’énergie.
Contactez-nous pour dimensionner la solution de filtrage idéale pour vos besoins. Nos experts sont à votre disposition pour une analyse technique gratuite et personnalisée.
