Calculateur de THD
avec contrôles IEEE 519 et EN 50160.

Comment fonctionne le calculateur de THD

Le taux de distorsion harmonique (THD) est la somme quadratique de toutes les composantes harmoniques divisée par le fondamental. Saisissez chaque harmonique en pourcentage du fondamental, ou en valeur efficace en volts ou en ampères avec le fondamental à côté, et le calculateur renvoie :

• THD rapporté au fondamental, la définition utilisée par l’IEEE 519 et l’EN 50160 ;
• THD-R rapporté à la valeur efficace totale, que certains instruments affichent à la place et qui est toujours plus faible ;
• pour le courant, le TDD (total demand distortion), c’est-à-dire le courant harmonique divisé par le courant de demande maximal I_L plutôt que par la charge du moment.

La formule, avec V_h la valeur efficace de l’harmonique de rang h et V₁ le fondamental :

THD = √(V₂² + V₃² + … + V₅₀²) / V₁ × 100 %

La plupart des normes additionnent les harmoniques jusqu’au rang 50 (jusqu’au rang 40 pour l’EN 50160). Omettre de petites valeurs de rang élevé change très peu le résultat, car chacune est élevée au carré.

THD ou TDD : pourquoi la distorsion de courant paraît alarmante à faible charge

Le THD en courant est mesuré par rapport au courant fondamental qui circule maintenant. À faible charge, un variateur peut afficher un THD en courant de 80 % ou plus alors que les ampères harmoniques réels sont faibles. C’est pourquoi l’IEEE 519 limite le courant avec le TDD, qui divise par le courant de demande maximal I_L (en général la moyenne des pointes mensuelles sur 12 mois). Si vous n’avez qu’une mesure, saisissez I_L en pourcentage du fondamental actuel : par exemple, si la pointe habituelle du site vaut le double de la charge actuelle, saisissez 200.

Les limites IEEE 519 utilisées par le calculateur

L’IEEE 519 fixe des limites au point de couplage commun avec le distributeur, pas sur chaque machine. Les limites de tension dépendent de la tension du jeu de barres :

Les limites de courant dépendent du rapport de court-circuit I_SC/I_L : un réseau robuste (rapport élevé) peut absorber davantage de courant harmonique avant que la tension ne se déforme. Pour les réseaux de 120 V à 69 kV, en pourcentage de I_L:

L’édition 2022 a conservé ces valeurs mais assoupli la règle pour les harmoniques pairs : les rangs 2, 4 et 6 sont limités à 50 % de la valeur du tableau, et les rangs pairs au-delà de 6 à 100 % (l’édition 2014 appliquait 25 % à tous les rangs pairs). Le calculateur applique la règle 2022. Résumé du changement : IEEE 519-2022 update, powerquality.blog et MIRUS application note AN003.

Ces valeurs sont reproduites à titre de présélection. Pour un contrat, une discussion avec le distributeur ou un rapport de conformité, utilisez la norme elle-même.

L’EN 50160 et le THD de tension

Pour l’alimentation publique en basse et moyenne tension, l’EN 50160 prévoit que le THD de tension reste inférieur ou égal à 8 % (harmoniques jusqu’au rang 40) pendant 95 % des valeurs 10 minutes sur une semaine. Une seule mesure au-dessus de 8 % n’est donc pas en soi un dépassement, et une seule mesure en dessous ne prouve pas la conformité.

Que faire d’un résultat élevé

1. Trouvez d’où viennent les harmoniques. Mesurez simultanément sur l’arrivée et sur les plus grosses charges non linéaires (variateurs, redresseurs, onduleurs, éclairage LED, bornes de recharge).
2. Vérifiez l’absence de résonance avant d’ajouter des condensateurs. Les condensateurs de compensation peuvent amplifier un harmonique au lieu de le réduire. Notre guide harmoniques et facteur de puissance explique ce risque.
3. Mesurez dans la durée. Les niveaux d’harmoniques varient avec la production, l’organisation des équipes et le réseau environnant. L’IEEE 519 elle-même s’évalue sur les 95e et 99e centiles sur des jours et des semaines.
4. Choisissez la solution sur des données. Selfs de ligne, filtres passifs ou actifs et variateurs multipulses conviennent chacun à un spectre différent.

Questions fréquentes

Quelle est une bonne valeur de THD ?
Pour la tension en basse tension, moins de 5 % est confortable et 8 % est la limite courante de l’IEEE 519 comme de l’EN 50160. Pour le courant, jugez le TDD au regard de votre rapport de court-circuit, pas le THD au regard d’un chiffre fixe.

Pourquoi mon THD en courant est-il bien plus élevé que mon THD en tension ?
Les charges non linéaires absorbent un courant déformé ; la tension ne se déforme qu’en proportion de ce courant multiplié par l’impédance de la source. Un réseau robuste garde un THD de tension faible même quand le THD en courant est élevé.

THD, THD-F et THD-R, est-ce la même chose ?
Le THD-F (ou simplement THD) prend le fondamental comme référence. Le THD-R utilise la valeur efficace totale et il est toujours plus faible. L’IEEE 519 et l’EN 50160 utilisent le fondamental.

Puis-je utiliser ce calculateur pour la conformité ?
Non. C’est un outil de présélection pour un seul jeu de valeurs. La conformité exige une campagne de mesure avec un instrument adapté au point de couplage commun. Parlez à un ingénieur Inspector pour la mesurer correctement.