Bagaimana Cara Menghilangkan Harmonik Pada Sistem Kelistrikan?

Tidak ada yang baik dari harmonik…

Subjek harmonik juga merupakan faktor penyumbang kebisingan listrik Hal ini juga menyebabkan beberapa masalah lain pada komponen rangkaian daya seperti motor, trafo dan kapasitor bank.

pengukuran elevator lift menggunakan power quality analyzer hioki

Sebuah beban yang murni resistif memiliki bentuk gelombang yang sama untuk tegangan dan arus. Keduanya biasanya sinusoida murni. Kebanyakan motor induksi yang diumpankan langsung dari sumber listrik AC juga berperilaku dengan cara yang sama kecuali bahwa mereka juga menarik beberapa beban reaktif. Bentuk gelombang arus masih sinusoidal (lihat Gambar 1).

Namun, bentuk gelombang arus terdistorsi ketika perangkat elektronik daya berada dalam sistem untuk mengontrol kecepatan motor

Perangkat ini memotong bagian dari bentuk gelombang AC menggunakan thyristor atau transistor daya, yang digunakan sebagai sakelar statis.

gambar 1 bentuk gelombang tegangan dan arus motor induksi — Gambar 1: Bentuk gelombang tegangan dan arus dari motor induksi

Bentuk gelombang yang diubah tersebut dapat dianalisis secara matematis menggunakan transformasi Fourier sebagai kombinasi vektor frekuensi daya (50/60 Hz) dan vektor lain yang frekuensinya merupakan kelipatan dari frekuensi daya.

“Komponen frekuensi daya disebut fundamental dan kelipatan lebih tinggi disebut harmonik. Harus diingat bahwa semua generator listrik hanya menghasilkan tegangan pada frekuensi fundamental.”

Tetapi harus ada sumbernya jika arus harmonik harus mengalir. Oleh karena itu ditafsirkan secara teoritis bahwa semua beban penghasil harmonik adalah sumber arus harmonik. Sumber-sumber ini menggerakkan arus harmonik melalui seluruh sistem yang terdiri dari sumber serta beban lain yang terhubung dengannya.

Arus ini mengalir melalui impedansi sistem muncul sebagai tegangan harmonik. Biasanya bentuk gelombang tegangan dari sistem seperti itu tampak terdistorsi.

Juga, arus harmonik yang mengalir melalui beban lain dari sistem menimbulkan beberapa kelainan (lihat Tabel 1 di bawah).

Tabel 1 – Efek harmonik pada komponen sistem yang berbeda

Peralatan	Efek Harmonik
Capacitors	Memperkuat harmonisa pada sistem distribusi listrik.
Electrical wiring	Konduktor fase dan netral berukuran kecil.
Engine generators	Kemampuan transfer dan operasi terganggu.
Induction motors	Mungkin gagal sebelum waktunya karena harmonik kelima
Metering	Pengukuran daya yang tidak akurat
Overcurrent protection	Breaker dan gangguan sekering ngetrip
Sensitive electronic loads	Penurunan tegangan antara netral dan bumi
Transformers	Penurunan efisiensi dan panas berlebih
Uninterruptible power systems	Line & load interaction

Contoh cara kerja filter shunt…

Mari kita lihat bagaimana filter shunt ini berfungsi. Kita dapat menggunakan komputer untuk menunjukkan apa yang terjadi ketika harmonik disaring dari gelombang yang terdistorsi.

gambar 2 pengurangan harmonik oleh filter

Pengurangan harmonik dengan filter
Contoh yang dipilih adalah arus gelombang persegi 120° dengan waktu pergantian 10°; garis khas untuk drive motor DC dan untuk banyak drive AC. Berikut adalah gelombang persegi sebelum penyaringan apapun. Faktor distorsi adalah 26% bentuk gelombang yang tidak terlalu cantik (Gambar 2a). Sekarang mari kita keluarkan.

Ini mungkin tidak terlihat jauh lebih baik, tetapi faktor distorsi turun dari 26 menjadi 18%, jadi semuanya membaik (Gambar 2b).

Sekarang mari kita ambil yang ketujuh juga. Hal-hal yang sebenarnya terlihat lebih baik sekarang. Kita bisa melihat gelombang sinus mulai muncul. Faktor distorsi turun hingga 11% (Gambar 2c).

Selanjutnya, kami mengambil yang kesebelas. Masih belum ada ratu kecantikan, tetapi faktor distorsi sekarang hanya 8% (Gambar 2d).

Mari kita tambahkan elemen terakhir dan hilangkan harmonik ketiga belas. Ini adalah bentuk gelombang arus terakhir kami (Gambar 2e). Faktor distorsi adalah 6%, jadi kami memasukkan arus yang masuk akal ke utilitas. Tentu saja, signifikansi bentuk gelombang arus ini terhadap distorsi tegangan akan bergantung pada impedansi sumber dan level arus.

Gambar 2. Pengurangan harmonik dengan filter

Harmonik frekuensi tinggi dapat disebarkan oleh konduktor daya yang bertindak sebagai antena dan muncul sebagai tegangan kebisingan yang diinduksi di sirkuit sinyal terdekat.

Tidak mungkin untuk mencegah arus harmonik sama sekali. Tetapi mereka dapat dicegah agar tidak mengalir melalui seluruh sistem dengan menyediakan jalur impedansi rendah yang terpisah untuk mereka. Hal ini dilakukan dengan menggunakan rangkaian yang disetel seri dengan nilai yang memadai yang terdiri dari reaktor dan kapasitor, yang memiliki impedansi yang sama pada frekuensi harmonik tertentu.

Beberapa bank yang disetel seperti itu (satu untuk setiap frekuensi harmonik) akan diperlukan untuk mengalihkan semua harmonik sepenuhnya dari sistem. Namun, untuk alasan praktis, hanya beberapa harmonik orde rendah dengan magnitudo lebih besar yang disaring, yang cukup untuk memberikan pengurangan substansial konten harmonik.