Harmoniques électriques

Les harmoniques sont des perturbations électriques qui déforment le signal sinusoïdal du courant ou de la tension, sous forme de fréquences multiples de la fréquence fondamentale (50 Hz). Chaque harmonique se superpose à l’onde de base et modifie sa forme, qui n’est alors plus une sinusoïde pure. Plus les harmoniques sont nombreuses et intenses, plus le réseau électrique est pollué et sollicité.

Ces perturbations proviennent des charges non linéaires, c’est-à-dire des équipements qui absorbent le courant de façon discontinue plutôt que régulière. On y retrouve les alimentations à découpage des ordinateurs et serveurs, les éclairages LED et fluocompacts, les variateurs de vitesse, les onduleurs, les fours à induction ou encore les chargeurs. En se multipliant dans un bâtiment, ces appareils injectent des harmoniques qui remontent jusqu’au tableau électrique et au transformateur.

Les rangs d’harmoniques et leurs effets

Chaque harmonique est désignée par un rang, qui correspond au multiple de la fréquence fondamentale. Les rangs impairs (3, 5, 7…) sont les plus fréquents et les plus problématiques dans les installations basse tension. Le tableau ci-dessous présente les principaux rangs rencontrés.

Une particularité importante concerne les harmoniques de rang 3 et leurs multiples (3, 9, 15…), dites homopolaires : au lieu de s’annuler, elles s’additionnent dans le conducteur de neutre. Dans un réseau triphasé équilibré chargé d’appareils monophasés non linéaires, le neutre peut ainsi transporter un courant supérieur à celui des phases.

Les harmoniques dans l’installation électrique

La pollution harmonique se mesure par le THD (taux de distorsion harmonique), exprimé en pourcentage : il compare l’énergie des harmoniques à celle de la fréquence fondamentale. Un THD faible traduit un réseau propre, tandis qu’un THD élevé signale une installation à surveiller. Voici les principaux effets à connaître :

• Échauffement du conducteur de neutre : l’accumulation des harmoniques de rang 3 y fait circuler un courant important, avec un risque de surchauffe si le neutre n’est pas dimensionné en conséquence.
• Surchauffe des transformateurs : les courants harmoniques augmentent les pertes et imposent souvent un déclassement de la puissance disponible.
• Vieillissement des câbles et des équipements : la circulation permanente de courants supplémentaires accélère l’usure de l’isolation.
• Déclenchements intempestifs : disjoncteurs et protections différentielles peuvent réagir à des courants qu’ils interprètent comme des défauts.
• Solutions correctives : installation de filtres passifs ou actifs, de selfs d’atténuation, ou surdimensionnement du neutre pour ramener le THD à un niveau acceptable.

Ces phénomènes concernent surtout les environnements tertiaires et industriels, où se concentrent bureautique, éclairage LED et machines pilotées par l’électronique de puissance. Un diagnostic réalisé par un électricien, mesures de THD à l’appui, permet d’identifier les circuits pollués et de dimensionner les corrections adaptées.