Section 4: Les harmoniques et le PFC
Avant d’entamer l’explication des harmoniques proprement dit, je vais tout d’abord revenir brièvement sur le courant du secteur utilisé en France (c’est valable pour l’europe).
Le courant électrique délivré par EDF présente les caractéristiques suivantes:
Tension 230V en monophasé: (c’est l’installation domestique de tout le monde ou presque.)
La tension du secteur entre la phase et le neutre est ici de 230V, la fréquence du courant est de 50HZ. La forme du courant (que l’on peut visionner avec un oscilloscope, par exemple) se rapproche d’une sinusoide parfaite (un cercle développé dans le temps.)
Je ne parle pas ici du triphasé, car il n’aporterait rien pour la suite. De toute façon, sachez que même dans les entreprises les pc sont dans 95% des cas branchés entre la phase et le neutre.
Pour la suite, la fréquence de 50Hz est importante, puisqu’il est l’harmonique fondamental, aussi appellé harmonique de rang 1.
Etant le fait que la partie sur le découpage n’est pas encore réalisé et que le phénomène des harmoniques est un poil complexe, je simplifie ici les choses, pour la compréhension, notez que je vais réalisé des schémas et autres graphique pour aider à la compréhension de ce sujet délicat. :jap:
Les harmoniques se produisent à cause du découpage, le système de découpage travaillant à haute fréquence (plusieurs dizaines de Kilo Hertz), la forme de sinusoïde en entrée est alterée.
Le principal problème du découpage, c’est donc qu’il déforme la sinusoïde et qu’il génère ce que l’on appelle des harmoniques, qui ne sont rien d’autres que des parasites, d’une fréquence multiple de celles du fondamental (50Hz dans notre cas).
Dans le cas des alimentations de pc, les harmoniques générées sont de multiples impairs.
Les harmoniques ont des “rangs”, correspondant au multiple du fondamental, exemple: l’harmonique de rang 1 est le fondamental (50Hz en France), l’harmonique de rang 3 vaut 3 fois la fréquence du fondamentale (150Hz.)
Pourquoi parler des harmoniques, hé bien parce qu’il posent un problème au niveau du réseau electrique: ces “parasites” génerés sur le réseau peuvent causer dans le pire des cas, une surchauffe des cables!
Eh oui, puisque les harmoniques portent sur le courant, ils ont donc une intensité, qui peut etre (relativement) élevée, surtout pour l’harmonique de rang3.
Mais alors, comment faire, puisque les alimentations de pc sont a découpage?
Je vous rassure, il existe une solution:
Certaines alimentations intègrent des filtres pour limiter la formation des harmoniques sur le réseau.
Toutefois, attention aux piège marketing!
Sachez que les alimentations vendues en Europe doivent embarquer un tel module de correction est obligatoire, car en Europe une norme limite les émissions d’harmoniques pour les appareils de plus de 75Watts.
Du coup, un constructeur annonçant que son alimentation est équipé d’un module PFC (Power Factor Correction = Correction du facteur de puissance, en Français. - J’expliquerai plus tard ce qu’est le facteur de puissance plus tard - ) se moque un peu du monde, puisque c’est obligatoire! :paf:
Sachez tout de même qu’il existe 2 types de système PFC:
Le Passive PFC
Par passif, on entend sans composants électroniques actifs, le module PFC Passif est constitué au mlinimum d’une grosse bobine (fil enroulé autour d’un noyau ferro-magnétique). Le fonctionnement est simple: Le courant, en passant dans le fil va créer un champ magnétique, ce champ magnétique va s’opposer a la variation brutale du courant (et donc a la création d’un harmonique important).
Ce système est simple a concevoir, il peut en outre recevoir en plus un condensateur pour mieux filtrer les parasites. Toutefois le Passive PFC comporte quelques limitations, plutot génantes:
De part l’utilisation d’une bobine, on limite la réduction des harmoniques a une plage réduite (en effet, la bobine n’a qu’une plage d’action réduite.) Généralement un tel système est calibré pour réduire l’harmonique de rang 3, le plus présent. En outre, ce système est conçu généralement pour une charge "classique " de l’alim, ce qui fait que son éfficacité peut etre réduite lorsque l’on tire beaucoup sur l’alim. (mais ce module PFC est suffisant pour rester dans la norme européenne en matière d’émission d’harmoniques.) En outre, un autre soucis peut survenir, beaucoup plus surprenant celui-la: Un système Passive PFC, peut lorsque l’alim est très sollicité, généré un bruit, similaire a un crépitement, tout à fait audible! :ouch: En effet, la bobine étant réalisée avec des fils conducteurs noyés dans un vernis, si cet enroulement est mal réalisé (c’est assez souvent le cas), les phénomènes electrodynamiques font bouger les conducteurs de manière à produire un bruit audible! Sachez cependant que ceci ne présente aucun risque pour la vie de l’alimentation.
L’active PFC
Le PFC actif lui utilise des composants dits "actifs" (doù son nom 
), transistors notamment.
Ce circuit est plus complexe et plus efficace que le PFC passif, il s’agit d’un petit module intercalé entre le réseau électrique et l’entrée effective de l’alimentation, il dispose d’une logique interne (sous forme d’un micro controleur) qui lui permet d’analyse et de corriger, si besoin, en permanace l’allure du courant du réseau, par rapport à la tension.
Ce module est interressant à plus d’un titre: Il est capable de s’adapter à presque toutes les situations: Il rend possible la suppressions du switch de sélection de la tension / fréquence de l’alimentation. En fait, c’est un peu comme s’il isolait l’alimentation du réseau électrique.
Il existe la encore quantités de montages possible pour réaliser un module PFC actif, mais de manière générale, il se compose de: (pour ma description, j’ai pris un module PFC de type “BOOST”, la plus répandue dans les alimentations de PC)
- 1 micro contrôleur
- 1 transistor de type MOSFET qui sert simplement d’interrupteur
- 1 condesateur permettant de stocker de l’énrergie, situé en sortie du module PFC
- 1 Inductance (bobine) permettant de lisser le courant d’entrée
Le transistor MOSFET travaille ici à haute fréquence, pour éviter d’avoir un transistor de 60cm de haut et de 10 Kg :ane: mais aussi pour permettre une vitesse de réaction très élevée et ainsi rendre la correction la plus fine possible.
Dans un montage de ce type, le transistor agit sur la charge de l’inductance. La libération de cette charge permet d’influer sur l’allure du courant d’entrée, avec un tel modul, on peut donc retrouver un courant d’entrée très “propre”, duquel les harmoniques seront fortement diminués (ça tombe bien, puisque c’est le but d’un module PFC, de réduire les harmoniques 
)
Les avantages d’un module PFC sont donc importants: il évite la formation de parasites sur le réseau électrique, il réduit l’intensité consommée, ce qui sollicite moins l’installation électrique, et permet une économie à ceux (des entreprises, cela dépen en outre du contrat passé avec EDF) payant la puissance apparente, calculée en VA.(Volts - Ampères), en outre vu que module analyse la tension et le courant en permanance il permet un meilleur fonctionnement de l’alimentation lors de legère variations de tensions et de micro coupure (il apporte, en plus avec son condensteur, une réserve d’énergie supplémentaire.)
Il a également des inconvénients: c’est un module actif, il fait donc baisser le rendement global de l’alimentation de quelques % (entre 1 et 3% globalement). En outre, on augmente théoriquement le risque de panne puisque l’on a des composant en plus.
Le Pfc actif est doonc préferable au passif de fait de sa correction beaucoup plus efficace que ce dernier.
La section sera améliorée prochainement avec des photos, graphiques et autres schémas :jap:
:ane: