Harmonik Nedir?

Genellikle AC akım ve gerilim dalgalarının sinüsoidal olması istenir, harmonik ise bu dalgaların frekansını ve genliğini etkileyerek şekillerini bozan bir nevi kusurdur. Harmoniğe başka değişle bozulma diyebiliriz.

Temel dalga şekli şu şekildedir;

* Vmax: Tepe Değer (Gerilim)

* Periot: T (Saniye)

* Frekans: f (Herz)

* T x f = 1 (Frekans ve periot ilişkisi)

Türkiye’de kullanılan frekans 50 Hz iken Amerika’da bu değer 60 Hz’dir. Harmonikler ise bu temel frekansların katlarında çalışan akım ve gerilimlerdir.

Örnek olarak 50 Hz’i temel frekans olarak baz alırsak bunun katları bize harmonikleri verecektir.

50 Hz – Temel frekans

100 Hz (2x50 Hz) – İkinci Harmonik

150 Hz (3x50 Hz) – Üçüncü Harmonik

350 Hz (10x50 Hz) – Yedinci Harmonik

Sinüs eğrisinin en çok bozulmaya uğradığı harmonik aralıkları 3. ve 5. harmoniklerdir. 

Harmonikler Neden Oluşur?

1. Gerilim regülatörleri
2. Gazlı lambalar
3. Trafolar
4. Motorlar
5. Ark fırınları
6. Aküler
7. Balastlı lambalar
8. Ledler
9. Lineer olmaya yükler
10. Ups’ler
11. Kompaszasyon panoları
12. Hız kontrol sürücüleri

Harmonik Nasıl Ölçülür?

Harmonik ölçümü multimetre tarzı ölçümlerden farklıdır, enerji analizörü ölçüm alınacak tesisteki AG (Alçak Gerilim) trafolarına bağlanır ve akım, gerilim, manyetik alan ölçümleri alınır. Bu ölçümlerle beraber harmonik ölçümleri de alınmış olur.

Harmoniklerin Zararları Nelerdir?

Harmonikler zaman zaman sitemlerde hasarlar bırakabilir, harmoniklerin oluşturduğu hasarlara örnek olarak;

1. Şebeke geriliminde bozulmalar
2. Gerilim düşmeleri
3. Yüklerde kayıpların artması
4. Nötr akımının artması
5. Kompanzasyon sistemlerinin aşırı reaktif yüklenmesi, kondansatörlerin güç kaybetmesi ve hatta sonunda delinmesi
6. Motorlarda ve kablolarda aşırı ısınma
7. Motorlarda ve makinelerde vibrasyon ve mekanik stress
8. Tüm elektronik kökenli cihazların yanlış ölçüm yapması, arızalanması, ömürlerinin kısalması vs.
9. Devre kesicilerin yanlış açması
10. Enerji kayıpları
11. Cihazların izolasyonlarında bozulmalar
12. İletişim cihazlarında parazitler

verebiliriz.

Harmonikler Nasıl Önlenir?

Tesisin güvenliği ve enerji verimliliği açısından harmoniklerin azaltılması çok önemlidir, harmonik önlemek için bazı işlemler yapılabilir. Buna en iyi çözüm pasif veya aktif harmonik filtre kullanımıdır. Aktif filtreler kontrollü akım ya da gerilim kaynağına sahiptirler ve çekilen harmonikleri analiz ederek uygun bir fazda harmonik bileşenleri yüke uygularlar. Güç elektroniği temellerini kullanan aktif filtreler pasif filtrelere göre daha pahalı bir çözüm sunar. Pasif filtreler kaynak ile alıcı arasına yerleştirilen seri bağlı endüktans ve kondansatör bileşimidir. Kaynak ve şebeke arasına seri bir şekilde bağlanırlar.

Umut Berk Yılmaz

Elektrik - Elektronik Mühendisi