Définition des harmoniques

La présence d'harmoniques dans les systèmes électriques signifie que le courant et la tension sont déformés et s'écartent de formes d'ondes sinusoïdales.

Les courants harmoniques sont causés par des charges non linéaires connectées au système de distribution. Une charge est dite non linéaire lorsque le courant qu'elle absorbe n'a pas la même forme d'onde que la tension d'alimentation. La circulation de courants harmoniques dans les impédances du réseau crée ensuite des harmoniques de tension, qui déforment la tension d'alimentation.

Sur la Figure M1 sont représentées des ondes de courant typiques pour des charges non linéaires monophasées (en haut) et triphasées (en bas).

Fig. M1 – Exemples de formes d'onde de courant déformé

Le théorème de Fourier indique que toutes les fonctions périodiques non sinusoïdales peuvent être représentées comme la somme des termes (i.e. une série) constituée de :

• un terme sinusoïdal à la fréquence fondamentale,
• des termes sinusoïdaux (harmoniques) dont les fréquences sont des multiples entiers de la fréquence fondamentale,
• une composante continue, le cas échéant.

L'harmonique de rang h (communément appelé "harmonique h") d'un signal est la composante sinusoïdale dont la fréquence est h fois la fréquence fondamentale.

L'équation de la décomposition harmonique d'une fonction périodique y(t) est présentée ci-dessous :

[math]\displaystyle{ y(t) = Y_0 + \sum_{h=1}^{h=\infty} Y_h \sqrt 2 sin \left( h \omega t - \varphi_{h} \right) }[/math]

Où :

• Y₀ : valeur de la composante continue généralement nulle et considérée comme telle ci-après,
• Y_h : valeur efficace de l'harmonique de rang h,
• ω : vitesse angulaire de la fréquence fondamentale,
• φ_h : phase de la composante harmonique à t = 0.