Idéalement, une onde électrique devrait avoir une forme parfaitement sinusoïdale dans le temps, avec une fréquence de 60 Hz. Il s’agit du régime idéal pour le fonctionnement adéquat des machines et équipements électriques. Cependant, dans la réalité, l’onde n’est jamais parfaite et peut être ainsi plus ou moins déformée par rapport à l’onde sinusoïdale idéale. Lorsque la déformation se répète de façon uniforme à chaque cycle, ce qui est généralement le cas, on dit alors qu’il y a distorsion harmonique de l’onde. La déformation de l’onde peut alors être représentée comme la somme d’une série d’ondes parfaitement sinusoïdales et de fréquence multiple entière de la fréquence fondamentale à 60 Hz.
Lorsque la distorsion est mineure, l’onde est caractérisée essentiellement par une onde fondamentale (rang harmonique 1) avec une présence très faible des multiples de cette fondamentale (rangs harmoniques 2 et plus). Par contre, pour une onde avec plus de plus distorsion, les rangs harmoniques 2 et plus deviendront plus significatifs. De façon générale, l’importance des harmoniques ira en diminuant avec leur rang et les rangs pairs (2, 4, 6, etc.) seront moins présents que les rangs impairs (3, 5, 7, etc.). Aussi, dans les systèmes d’alimentation triphasés, les rangs harmoniques impairs multiples de 3 (3, 9, 15, etc.) sont naturellement moins présents.
La distortion harmonique totale est calculée en faisant la moyenne quadratique de la valeur efficace de toutes les harmoniques de rang 2 et plus et en divisant le tout par la valeur efficace du rang harmonique 1 (la fondamentale). Lorsque la distortion harmonique totale devient trop élevée, cela peut causer des problématiques d’échauffement prématuré, de mal fonctionnement et de déclenchement d’équipements électriques. Il importe donc de maintenir la distorsion harmonique totale sous un certain seuil, déterminé dans diverses normes. Des seuils existent aussi pour chaque rang harmonique individuel.
Ces distorsions harmoniques de l’onde de tension sont directement liées aux fortes distorsions harmoniques des courants causées par certains équipements électriques. Ces harmoniques de courants provoquent alors, dans le réseau électrique, des chutes de tension harmoniques qui causent à leur tour la distorsion de la tension. Les équipements en question peuvent être des blocs de redressement de tension mono ou triphasés, des entrainements à vitesse variable, des systèmes d’éclairage, des équipements de soudure etc.
Lorsque la distortion harmonique totale devient ou peut devenir trop importante, il convient de remédier à la situation afin de ne pas perturber le fonctionnement des équipements électriques avoisinants. La société de distribution de l’électricité peut aussi exiger d’un client qu’il limite ses émissions de courant harmoniques afin de ne pas perturber d’autres clients autour. Dans la plupart des cas, les solutions de correction passent bien souvent par l’installation de filtres harmoniques pour mieux contrôler les courants harmoniques générés. La calibration et le dimensionnement de ces filtres peut s’avérer assez complexe. Une modélisation et une simulation du réseau est souvent requise pour y parvenir. Il importe alors de faire appel à une firme spécialisée dans ce domaine pour réaliser ces calculs. Le remplacement de certains équipements par d’autres moins perturbateurs peut aussi être une solution. Encore là, une firme spécialisée permettra de déterminer la solution optimale à implanter.
