Harmonik Nedir

Elektrik dağıtım şebekesinde gerilim sinüs şeklindedir. Aynı şekilde şebekeden çekilen akımın da sinüs şeklinde olması beklenir. Ancak günümüzde elektrik şebekelerinde saf sinüs şeklindeki gerilim ve akım dalga şekilleri ile karşılaşmak çeşitli nedenler ile zorlaşmış, gerilim ve akım dalga şekilleri sinüs şeklinden farklı bir duruma gelmeye, yani ‘Harmonik’ içermeye başlamıştır. Harmonikler, bozulmuş temel dalga formunu oluşturan toplam yüksek frekans dalga biçimlerini ifade eder. Elektrik bağlamında, ‘harmonik’ çarpık gerilim veya akım dalga formunun yüksek frekans bileşenleridir.

Harmonik Sınırları Nedir

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

Harmonik Kaynakları

Kesintisiz güç kaynakları
Hız kontrol cihazları (Frekans konvertörleri)
Redresör ve akü şarj cihazları
Bilgisayarlar
Transformatörler
Motorlar
Ark fırınları
Kaynak makineleri
Endüksiyon ocakları
Lineer olmayan güç elektroniği elemanları
Elektronik balastlar

Harmoniklerin Zararları

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

Bir cihaz kendi yaptığı akım harmoniğinden kendi zarar görmez. Daha doğrusu hiçbir cihaz akım ve akım harmoniğinden zarar görmez . Cihazlara zarar veren gerilim harmoniğidir. Gerilim harmoniği AG’de sınır değeri %5’dir. Gerilim harmoniği uluslar arası sınırlar dışına çıkmışsa bütün sistem bundan etkilenir. Gerilim harmoniği uluslar arası standartlar dışına çıkmasa bile yüksek akım harmoniğinin ortaya çıkarmış olduğu diğer problemler ( Nötr-Toprak arası gerilim yükselmesi vs.) arızalara yol açabilmektedir.

Harmonik Nasıl Önlenir

Harmonikler temel dalga formu olan sinüs yapısının bozulması ile oluşmaktadır. Bu bozulma vektörel olarak aynı yönde veya tersi yönde dalga formlarının üst üste binmesi ile oluşmaktadır. Harmonikleri önlemede işletme de bulunan harmonik mertebe veya mertebelerinin belirlenmesi önemli rol oynamaktadır. Bu ise harmonik ölçümü yapılarak belirlenmektedir. Şimdi harmonik nasıl önlenir bunu konuşalım.

Harmonik Filtreler

Bir şebekedeki harmoniklerin etkilerini sınırlamak için kapasitör banklarını indüktörler ile beraber kullanılabilir. Esasen, kapasitör-indüktör kombinasyonu harmonikler için bir filtre oluşturur. Ama tesisatınızda 3. 5. 7. 11. gibi devam eden farklı frekansta harmonik yapıları mevcut ise kurulacak manuel sistem yetersiz kalacak hatta bazı durumlarda mevcut harmonik filtreniz ile rezonansa girecektir. Piyasada Aktif filtre ve Pasif filtre olmak üzere 2 çeşit harmonik giderme yöntemi vardır.

Aktif Harmonik Filtre

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

Aktif Harmonik Filtre

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 Harmonik Filtre

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. Esasta kondansatörleri korumaya yarar tesisatın tümüne etki etmez.

Pasif Filtreleme malzemeleri:

Harmonik Reaktörü
kondansatör

Eğer harmonikli bir tesisatın kompanzasyon sisteminde pasif filtre kullanılmaz ise kondansatör seri veya paralel rezonansa girebilir. Harmonik akımların tamamı kondansatör üzerinden akacak yüksek frekansta kondansatör düşük empedans gösterecek ve kondansatör patlamaları yangınlar ve şalter açmaları gibi sorunlar göreceksiniz.

kaynak : Harmonikler