Mesureur Harmoniques

Le mesureur d’harmoniques analyse le signal électrique alternatif et le décompose en ses composantes fréquentielles : la fondamentale à 50 Hz et ses multiples entiers (harmoniques). Il calcule le taux de distorsion harmonique totale (THD), indicateur clé de la qualité du réseau électrique, et identifie quels rangs harmoniques sont dominants dans l’installation.

Harmoniques : comprendre les rangs

Dans un réseau 50 Hz, les harmoniques sont des composantes sinusoïdales à 100 Hz (rang 2), 150 Hz (rang 3), 200 Hz (rang 4), etc. Chaque équipement non linéaire — alimentations à découpage, variateurs de vitesse, éclairage LED, chargeurs — injecte des harmoniques dans le réseau. Le rang 3 et ses multiples impairs (3e, 9e, 15e) sont particulièrement problématiques car ils se cumulent dans le conducteur neutre au lieu de se compenser.

Impacts concrets sur l’installation

Un taux de distorsion harmonique élevé entraîne plusieurs problèmes mesurables :

• Échauffement du neutre : dans un réseau triphasé, les courants harmoniques de rang 3 (et multiples de 3) ne se compensent pas entre phases — ils se cumulent dans le neutre. Le courant du neutre peut alors dépasser celui des phases : au-delà de 33 % d’harmoniques de rang 3, le guide Hager (chapitre K) prévoit un neutre de section supérieure à celle des phases. Un neutre sous-dimensionné s’échauffe, avec un risque d’incendie.
• Déclenchements intempestifs des différentiels : les interrupteurs différentiels de type AC sont prévus pour les applications d’usage général. Face à des charges à électronique de puissance, on emploie des différentiels de type A ou de type F, ce dernier étant conçu pour les équipements à variateur de vitesse monophasé et moins sujet aux déclenchements intempestifs (guide Hager 2024).
• Vieillissement prématuré : transformateurs, moteurs et condensateurs de compensation d’énergie réactive subissent des pertes supplémentaires et une usure accélérée en présence d’harmoniques.

Utilisation du mesureur d’harmoniques

Le mesureur d’harmoniques est un appareil de professionnel : l’électricien le raccorde au circuit à analyser (pince ampèremétrique sur le conducteur + sondes de tension sur les bornes). L’appareil affiche le spectre fréquentiel sous forme de barres (chaque rang en pourcentage de la fondamentale) et le THD global. Les analyseurs de réseau enregistreurs conservent les données dans le temps pour identifier les pics de distorsion selon les plages horaires.

FAQ

Qu’est-ce que le THD-I et en quoi diffère-t-il du THD-U ?

Le THD-I est le taux de distorsion du courant, le THD-U celui de la tension. Le THD-I d’un équipement est une caractéristique intrinsèque (celui d’une alimentation à découpage sans correction peut être très élevé). Le THD-U mesure la qualité de la tension du réseau au point d’alimentation — c’est ce que la norme EN 50160 limite à 8 % sur le réseau public basse tension. Un THD-I élevé d’un équipement peut dégrader le THD-U du réseau s’il est puissant.

Comment réduire les harmoniques dans une installation existante ?

Plusieurs solutions selon l’ampleur du problème : filtres passifs accordés sur un rang particulier (peu coûteux mais rigides), filtres actifs d’harmoniques (injectent un courant opposé aux harmoniques détectés, très efficaces), ou variateurs de vitesse à faible THD-I (avec self de ligne ou redresseur à 12 pulses). Dans tous les cas, la section du neutre se vérifie d’après le taux d’harmoniques de rang 3.

Le mesureur d’harmoniques peut-il s’utiliser sans coupure de l’installation ?

Oui : la mesure se fait installation en service, puisque les harmoniques sont produits par les équipements en fonctionnement. C’est justement pourquoi elle est réservée à un électricien habilité et équipé : la pose des prises de tension sur des bornes sous tension n’est pas un geste de particulier.