Harmonik, akım ve gerilimlerin sisteme bağlı lineer olmayan yüklerin şebekeye bağlanması ve yarı iletken malzeme içeren güç elektroniği cihazlar tarafından harmonik akım üretilerek kare dalga üretir ve şebekedeki gerilim ve akım dalga şekillerini sinüs şeklinden uzaklaştırarak sinüsoidal dalgaların bozulmalarına harmonik denir.

Elektrik tesislerinde gerilim ve akım arasındaki frekans dalga şekli sinüsoidal biçimde olması istenir.

– Harmoniklerin Frekansları:

50 Hz

150 Hz

250 HZ

350 Hz

Güç elektroniği tarafından üretilen harmonikler elektrik tesislerinde güç kalitesinde problemler meydana getirmektedir.

En yaygın harmonik kaynaklardan olan AC frekans konvertörleri (Driver) içinde bulundurdukları yarı iletkenler nedeniyle sisteme harmonik akımlar üretir.

Harmoniklerin Şebekeye Zararları

Kompanzasyon panolarında kondansatörler harmonik akımları çekerek

Kondansatörün ömrünü azaltır.

Trafo geriliminde dalga şeklinin bozulması

Elektrik motorlarında ve taraflarda aşırı ısınmalar

Gerilim düşümlerine neden olur.

Sistemdeki kesicilerin hatalı çalışmasına neden olur.

Elektrik motorlarında verimliliğinde azalmalar görülür.

Motorların çalışmasında sarsıntılara neden olur.

Trafolarda izolasyon sorunlarına neden olur.

Harmoniklerden meydana gelebilecek aşırı akım ve gerilimlerden dolayı tesisteki elemanlara zarar verir.

Akım, gerilim düşümüne ve dalga şekillerini bozarak güç kalite sorunlarına sebep olmaktadır.

– TESİSLERDE HARMONİK OLUŞTURAN KAYNAKLAR

Motorlar

Trafolar

Ups’ ler

Ark fırınları

Gazlı lambalar

Lineer olmayan yükler

Ledler

Tristörlü kompanzasyon panoları

Hız kontrol sürücüleri

Aküler

Gerilim regülatörleri

Balastlı lambalar

– Harmonikler Nasıl Ölçülür?

Harmoniklerin şebekede meydana getirdiği gerilim düşümüne ve dalga şekillerinin bozulması gibi sorunları giderilip enerji kalitesini artırmak için harmonik lerin analizi ve ölçümü oldukça önemlidir.

Harmonikleri multimetre ile ölçümü mümkün olmadığından dolayı enerji kalitesi ölçümleri için geliştirilen Harmonik Analizör ve ölçü aletri ile sistemdeki harmonikler ölçülebilir.

IEEE tarafından belirlenen ve uluslararası bazda standart kabul edilen harmonik gerilim değeri % 3, akım değeri ise % 5 değerinin altında olmalıdır.

– Harmonik Ölçü Aletleri İle Ölçülebilen Değerler

Aktif güç (P)

Endüktif reaktif güç (Qi)

Kapasitif reaktif güç (Qc)

Görünen güç (S)

Güç faktörü (PF)

Kayma güç faktörü (dPF)

Gerilim toplam harmonik bozulma

Akım toplam harmonik bozulma

Her faz için ayrı harmonikler

Her faz için ayrı akım harmonikleri

Gerilim etkin değerleri (V)

Akım etkin değerleri (I)

Gerilim anomalileri (anlik gerilim düşmeleri ve yükselmeleri gibi)

– Harmonik Nasıl Önlenir?

Harmonik filtreleme:

Bir sistemdeki elektriksel harmonikleri filtreleyerek sistemde bulunan ekipmanların aşırı ısınması, devre kesicilerinin yanlış girmesini azaltarak güç kalitesini iyileştirir.

Aktif filtre ve Pasif filtre olmak üzere 2 çeşit harmonik giderme yöntemi vardır.

Aktif Filtre Sistemi

Bu filtreler lineer olmayan aktif elemanların çektikleri akım harmoniklerini karşılayarak, şebekeden sinüsoidal formunda akım çekilmesini sağlayan güç elektroniği tabanlı sistemler de kullanılan filtrelerdir.

Aktif filtreler bağlı bulundukları sistemde, harmonik akımlarımları ölçerek sisteme dengeleme akımı üretir. Bu sayede harmonik akımları ortadan kaldırarak lineer akım dalga formunu yeniden oluşturur. Aktif bir filtre mevcut harmonikleri önemli ölçüde azaltır. Aynı zamanda reaktif gücü de düzeltir ve telafi eder.

Pasif Filtre Sistemi

Kompanzasyon panolarında kondansatör ile reaktörün seri bağlanması sonucu elde edilen temel olarak rezonans durumunu engelleyen filtredir.

Pasif filtreler sisteme uygun C ve L değerlerini ayarlayarak istenmeyen harmonik akımına düşük empedans göstererek, harmonik akımının süzülmesini sağlamaktır

Pasif Filtreleme malzemeleri:

Şönt reaktör

kondansatör

Giriş reaktörü

Çıkış reaktörü