Composantes symétriques

La méthode des composantes symétriques

Dans un système électrique déséquilibré, les tensions, les courants et les impédances de phase sont généralement inégaux. Pour analyser et résoudre de tels systèmes, la méthode des composantes symétriques, également connue sous le nom de méthode à trois composantes, offre une approche efficace. Cette technique simplifie les problèmes complexes associés aux systèmes triphasés déséquilibrés. Bien qu'elle soit applicable aux systèmes avec n'importe quel nombre de phases, elle est principalement utilisée dans les systèmes triphasés.

Le processus consiste à décomposer le système triphasé déséquilibré en ses composantes symétriques, puis à transformer les résultats pour revenir au circuit réel. Les composantes symétriques sont classées en trois types : la composante de séquence positive, la composante de séquence négative et la composante de séquence zéro.

Considérons un système de vecteurs de tension déséquilibré, comme illustré dans la figure ci-dessous. Supposons que les vecteurs soient notés Va, Vb et Vc, suivant la séquence de phase Va, Vb, Vc. Pour la composante de séquence positive, la séquence de phase reste la même, c'est-à-dire Va, Vb, Vc. En revanche, la composante de séquence négative a une séquence de phase de Va, Vc, Vb, qui est l'inverse de l'ordre de phase normal.

Composante de séquence positiveLa composante de séquence positive est constituée d'un ensemble de trois vecteurs. Ces vecteurs partagent plusieurs caractéristiques clés : ils ont la même amplitude, sont espacés uniformément de 120° les uns par rapport aux autres, et présentent la même séquence de phase que les vecteurs déséquilibrés originaux. Cela signifie que si l'ordre de phase du système triphasé déséquilibré original est, par exemple, Va, Vb, Vc, les composantes de séquence positive suivront également l'ordre Va1, Vb1, Vc1 de la même manière séquentielle. Le diagramme ci-dessous illustre la composante de séquence positive d'un système triphasé déséquilibré, montrant clairement l'uniformité de l'amplitude et la séparation angulaire précise des vecteurs. Cette composante joue un rôle crucial dans l'analyse des systèmes électriques en utilisant la méthode des composantes symétriques, car elle représente le comportement équilibré, similaire à la normale, au sein d'un système autrement déséquilibré.

Composante de séquence négative

La composante de séquence négative comprend un ensemble de trois vecteurs. Ces vecteurs possèdent des caractéristiques distinctes : ils ont des amplitudes identiques, sont angulairement séparés de 120° les uns par rapport aux autres, et présentent une séquence de phase qui est l'inverse des vecteurs déséquilibrés originaux. Par exemple, si la séquence de phase du système triphasé original est Va−Vb−Vc, la séquence de phase négative suivra l'ordre Va−Vc−Vb.

Cette inversion de la séquence de phase a des implications significatives pour l'analyse des systèmes électriques, car elle peut causer des charges déséquilibrées, une augmentation de la chaleur dans les équipements électriques et des pulsations de couple dans les machines tournantes. La figure ci-dessous fournit une représentation visuelle de la composante de séquence négative, mettant en évidence les amplitudes égales et l'arrangement en sens inverse (opposé à la séquence normale) des vecteurs. Comprendre le comportement de la composante de séquence négative est crucial pour diagnostiquer et atténuer les problèmes dans les systèmes électriques triphasés déséquilibrés.

Composante de séquence zéro

La composante de séquence zéro est caractérisée par un ensemble de trois vecteurs. Ces vecteurs partagent la même amplitude et, de manière unique, présentent un déplacement de phase nul entre eux. Autrement dit, les trois vecteurs de la séquence zéro sont parfaitement alignés en phase, contrairement aux composantes de séquence positive et négative où les vecteurs sont espacés de 120°. Cette propriété de la composante de séquence zéro a des implications importantes pour l'analyse des systèmes de puissance, en particulier dans les scénarios liés à la détection de défauts et à la protection, car elle peut indiquer des conditions anormales telles que les défauts de ligne simple à la terre.

La figure ci-dessous fournit une illustration visuelle claire de la composante de séquence zéro, montrant comment ces vecteurs, égaux en amplitude, coïncident les uns avec les autres en raison de leur absence de séparation angulaire. Comprendre le comportement et les caractéristiques de la composante de séquence zéro est essentiel pour une analyse complète des systèmes triphasés déséquilibrés en utilisant la méthode des composantes symétriques.