Harmonik nedir?
Elektrik sistemlerinde enerjinin üretilmesi ve dağıtılması sırasında Akım ve Gerilimin 50 Hz temel frekansta ve Sinüsoidal dalga şeklinde olması idealdir. Ancak gelişen güç elektroniği teknolojisi ile işletmelerdeki tristörlü tüm yükler, çalışma karakteristiklerinden ötürü çeşitli frekans seviyelerinde akımların oluşmasına ve gerilimde endüklenmesine sebep olurlar.
Fourier Analizi (FFT)
Fourier analizi (FFT) doğadaki tüm dalga şekillerini sinusoidal dalgaların toplamı olarak görür. Buradan hareketle, Sistemde değişik frekanslarda dolaşan işaretler ve bunların toplanmasıyla sinusoidal dalga, formundan uzaklaşır.
3. Harmoniğin Sinusoidal dalgaya etkisi
5. Harmoniğin Sinusoidal dalgaya etkisi
Efektif Akım ve Efektif Gerilim Formülleri
Harmonik kaynakları nelerdir?
- AC Hız kontrol Cihazları
- Yumuşak yol vericiler
- DC Motorlar
- Kesintisiz güç kaynakları
- Elektroliz üniteleri
- Ark Ocakları
- Elektronik Balastlı Armatürler
- PC, vb… Ofis ekipmanları
Kondansatörlerin harmonik üzerindeki etkileri nelerdir?
Alçak gerilim şebekelerinde 5, 7, 11, 13 gibi harmonik seviyelerinde akım ve gerilim distorsiyonu oluşmasına sebep olan bu ekipmanların yanı sıra kompanzasyon amacıyla kullanılan güç kondansatörleri de hesaba katılmalıdır.
Şebeke üretece bağlı bir endüktans olarak düşünülürse, kondansatör bir paralel rezonans devresi oluşturur. Böylece Kondansatörlerin devreye alınmasıyla bir sirkülasyon akımı ve rezonans frekansı oluşur.
Paralel devrenin direncinin bu frekansa doğru orantılı olarak artması ile kondansatör ve şebekeye ciddi akım ve gerilimler düşer. Böylece ortaya çıkan problemlerin bazıları şunlardır.
Harmoniklerin zararları nelerdir?
- Elektromekanik cihazlarda ısınma
- Termik-manyetik şalter ve rölelerin anormal stop etmesi
- Ateşleme devrelerinin anormal çalışması
- Makinalarda mekanik titreşimler
- CAD/CAM terminallerinde hafıza silinmesi
- Röle sinyallerinin bozulması ve anormal çalışması
- Kondansatörlerde güç kayıpları ve patlamalar
- Kondansatör kademelerinde sigorta atması
- Enerji nakil hatlarında dalgalanmalar
- Haberleşmede endüktif etkiler
- PC terminallerinde gürültüler
- Analog ölçü cihazlarında yanlış ölçümler
- Enerji sayaçlarının fazla okuması nedeniyle enerji tüketiminin artması
Harmoniklerin tespiti
Harmoniklerin tespiti için harmoniklerin yan etkilerinin izlenmesinin yanı sıra bunu tespit edebilecek Harmonik analizörleri mevcuttur. Bu cihazlar tip ve modellerine göre 25. – 50. harmoniğe (2500 Hz’e) kadar her frekans seviyesindeki akım, gerilim değerlerini ve harmonik bozulma yüzdelerini verebilirler.
Harmoniklerin tespiti için harmoniklerin yan etkilerinin izlenmesinin yanı sıra bunu tespit edebilecek Harmonik analizörleri mevcuttur. Bu cihazlar tip ve modellerine göre 25. – 50. harmoniğe (2500 Hz’e) kadar her frekans seviyesindeki akım, gerilim değerlerini ve harmonik bozulma yüzdelerini verebilirler.
Tesis ’de mevcut olan bir harmoniğin tespiti için 3 faz üzerinden dengesiz olarak akım ve gerilim harmoniklerinin ölçülmesi hem tespit hem de çözümün en doğru şekilde sunulması için şarttır.
Yeni kurulacak olan tesislerde ise yapı incelenerek harmoniklere karşı baştan önlem alınması mümkündür.
Uluslararası Harmonik Standartları
IEE 519 – 1992’ye göre Harmonik bozulma oranları:
Akım için : % 5, Gerilim için : % 3
Bu limitlerin üzerindeki Harmonik bozulma oranlarında daha önce belirttiğimiz problemler meydana gelmektedir.
Harmoniklerin giderilmesi
Harmoniklerin giderilmesi için sisteme paralel bağlı kondansatörlerin önüne antiharmonik reaktörler bağlanır. Reaktör seçilirken LC devresinin seri rezonans frekansının filtrasyon yapılacak harmonik frekans mertebesinden küçük olmasına dikkat edilir. Böylece X L = X C hesabından sistemin empedansı 0’a eşitlenir.
Burada dikkat edilmesi gereken noktalardan biri endüktans bobini uygulaması ile kondansatörün üzerine düşen gerilimin artmasıdır. Bu nedenle Harmonik filtrasyon sistemlerinde, mevcut harmoniğin mertebesine göre 440, 480 veya 525V luk kondansatörler kullanılır. Tabii bu durumda kurulacak kompanzasyon gücü de kondansatör geriliminin karesiyle doğru orantılı olarak artar.
Tasarlanan bu filtreli kompanzasyon sayesinde;
- Güç faktörünün düzeltilmesi
- Harmonik rezonanslarının engellenmesi
- Filtre edilen harmonik mertebesinin
- LC frekansına bağlı mertebede süzülmesi
- Harmonik problemlerinin giderilmesi
- Enerji faturasındaki kayıpların önlenmesi mümkün olur.
