Alternatif akım (AC) sistemlerinde dalga formlarının sinüsoidal (saf dalga) olması beklenir. Ancak pratikte bu her zaman mümkün değildir. İşte bu noktada devreye harmonikler girer. Harmonikler, enerji sistemlerinde sinüs dalgalarının bozulmasına yol açan ve elektrik kalitesini ciddi şekilde etkileyen istenmeyen bileşenlerdir. Bu yazıda, “Harmonik nedir?”, “Neden oluşur?”, “Nasıl ölçülür?”, “Zararları nelerdir?” ve “Nasıl önlenir?” gibi soruların kapsamlı yanıtlarını bulacaksınız.
Harmonik Nedir?
Harmonik, elektriksel sinüzoidal dalgaların frekansını ve şeklini bozan frekans katlarıdır. Temel frekansın üzerine binen bu ilave frekanslar, dalga biçimini değiştirerek bozulmalara yol açar. Bu nedenle harmonikler çoğu zaman bir “elektriksel kirlenme” olarak da tanımlanır.
Temel Kavramlar:
Vmax: Tepe değer (en yüksek gerilim)
T: Periyot (saniye)
f: Frekans (Hertz)
T x f = 1 (Periyot-frekans ilişkisi)
Türkiye’de şebeke frekansı 50 Hz, ABD gibi bazı ülkelerde ise 60 Hz’dir. Harmonikler ise bu temel frekansın tam katlarıdır.
Harmonik Derecesi
Frekans (Türkiye)
Temel frekans
50 Hz
2. harmonik
100 Hz
3. harmonik
150 Hz
5. harmonik
250 Hz
7. harmonik
350 Hz
Sinüs dalgalarının en fazla bozulduğu bölgeler genellikle 3. ve 5. harmoniklerdir.
Elektriksel sistemde lineer olmayan yükler harmoniklerin ana kaynağıdır. Bu yükler, çekilen akımın gerilimle doğru orantılı olmasını engeller ve harmonik üretir.
Harmonik oluşturan başlıca kaynaklar:
Hız kontrol sürücüleri (invertörler)
UPS (Kesintisiz Güç Kaynağı) sistemleri
Kompanzasyon panoları
LED ve gaz deşarjlı lambalar
Balastlı aydınlatmalar
Trafolar ve motorlar
Ark fırınları
Gerilim regülatörleri
Harmonik Nasıl Ölçülür?
Harmonik ölçümü sıradan multimetrelerle yapılamaz. Bunun için enerji analizörü adı verilen özel cihazlar kullanılır.
Ölçüm yöntemi:
AG (Alçak Gerilim) trafolarına analizör bağlanır.
Gerilim, akım ve manyetik alan ölçümleri alınır.
Bu değerlerle harmonik analiz gerçekleştirilir.
Toplam Harmonik Bozulma (THD) yüzdesi sistemdeki harmonik miktarını verir.
Harmoniklerin Zararları Nelerdir?
Harmonikler, sistemde verim kaybı, aşırı ısınma, cihaz bozulması ve parazite neden olabilir.
Başlıca zararları:
Şebeke geriliminde dalga formu bozulur
Gerilim düşmeleri ve enerji kalitesinde azalma
Trafo ve motorlarda ısınma ve vibrasyon
Nötr hattında aşırı akım birikimi
Elektronik cihazların hatalı çalışması veya ömrünün kısalması
Kompanzasyon sisteminde kondansatör arızaları
Devre kesicilerin yanlış açması
İletişim cihazlarında parazit ve gürültü
Harmonikler Nasıl Önlenir?
Harmoniklerin zararlı etkilerini azaltmak ve enerji sistemlerini korumak için çeşitli önlemler alınmalıdır.
En etkili çözümler:
Pasif filtreler: Seri bağlı endüktans (L) ve kondansatör (C) kullanılarak belirli harmonik frekanslar bastırılır.
Aktif filtreler: Güç elektroniği prensipleriyle çalışan bu cihazlar, sistemdeki harmonikleri gerçek zamanlı analiz eder ve ters fazda akım enjekte ederek harmonik etkilerini yok eder.
Yük dengeleme: Fazlar arası simetri sağlanarak harmonik yüklenmesi azaltılır.
Donanım modernizasyonu: Eski, dengesiz çalışan cihazların yenilenmesi
UPS ve sürücü sistemlerinde filtreleme uygulamaları
Harmonikler, enerji kalitesi üzerinde doğrudan etkiye sahip görünmeyen ama ciddi sonuçlara yol açabilen elektriksel bozulmalardır. Endüstriyel tesislerden konutlara kadar her alanda enerji verimliliğini ve cihaz ömrünü doğrudan etkileyen harmoniklerin ölçülmesi, analiz edilmesi ve önlenmesi artık bir gereklilik haline gelmiştir. Modern elektrik altyapılarında harmonik yönetimi, yalnızca teknik bir konu değil, aynı zamanda ekonomik ve çevresel bir zorunluluk olarak karşımıza çıkmaktadır.
Gizliliğinize Değer Veriyoruz
Tarama deneyiminizi geliştirmek, kişiselleştirilmiş reklamlar ya da içerikler sunmak ve trafiğimizi analiz etmek için çerezleri kullanıyoruz. "Tümünü Kabul Et"e tıklayarak, çerez kullanımımıza izin vermiş olursunuz. Çerez kullanımı hakkında detaylı bilgi almak için Çerez Politikamızı okuyun.
