Harmonik, elektriksel sistemlerde akım ve gerilim dalgalarının sinüs formundan saparak bozunuma uğraması durumudur. Şebekeye bağlanan bazı cihazlar, akım dalgasını kare dalgaya yaklaştırarak harmonik akımlar oluşturur. Bu da güç kalitesini olumsuz etkiler.

Harmonik, Fourier Teoremi ile açıklanır. Bu teoreme göre, her periyodik dalga; temel frekans ve onun katları olan frekans bileşenlerinin toplamı şeklinde ifade edilir. Yani sinüs olmayan her dalga, bir dizi harmonikten oluşur.

Harmonik Frekansları:
50 Hz (temel frekans)
150 Hz (3. harmonik)
250 Hz (5. harmonik)
350 Hz (7. harmonik)

Günümüzde şebekeye bağlanan birçok cihaz, bu harmonik bileşenleri üretir ve dalga şeklini bozar. Özellikle güç elektroniği devreleri bu bozulmaların temel kaynağıdır. Bu durum, sistemde enerji kalitesi sorunlarına neden olur.

Tesislerde Harmonik Oluşturan Kaynaklar Nelerdir?

– Gerilim regülatörleri
– Gazlı lambalar
– Trafolar
– Motorlar
– Ark fırınları
– Aküler
– Balastlı lambalar
– LED'ler
– Lineer olmayan yükler
– UPS (Kesintisiz Güç Kaynakları)
– Kompanzasyon panoları
– Hız kontrol sürücüleri

Harmoniklerin Şebekeye Zararları Nelerdir?

– Kompanzasyon panolarındaki kondansatörlerin ömrünü kısaltır.
– Trafolarda dalga şekillerini bozar, gerilim bozulmalarına yol açar.
– Elektrik motorlarında aşırı ısınmaya neden olur.
– Gerilim düşüşleri görülür.
– Kesiciler hatalı çalışabilir.
– Motorlarda verimlilik düşer ve mekanik titreşim oluşur.
– Trafolarda izolasyon sorunlarına yol açar.
– Aşırı harmonik akımlar ekipmanlara zarar verir.
– Dalga formlarını bozarak güç kalitesini düşürür.

Harmonik Nasıl Ölçülür?

Harmonikler multimetre gibi temel ölçüm cihazlarıyla tespit edilemez. Bunun için özel olarak geliştirilen harmonik analizörler kullanılır. Bu cihazlar enerji kalitesini analiz eder, dalga formlarındaki sapmaları ölçer.

Harmonik Nasıl Önlenir?

Harmoniklerin etkilerini azaltmak için iki ana yöntem kullanılır: Aktif filtreleme ve Pasif filtreleme.

Aktif filtreleme: Lineer olmayan cihazların çektiği harmonikleri algılayarak sisteme dengeleme akımı gönderir. Böylece dalga formu sinüse yaklaşır. Reaktif güç dengelenir ve ekipmanlar daha verimli çalışır.

Pasif filtreleme: Kompanzasyon panolarında rezonansı önlemek amacıyla kondansatör ve reaktör bileşenlerinin seri bağlanmasıyla uygulanır. Bu filtreler harmonik akımı süzerek sistemin dengesini sağlar.

Pasif filtreleme elemanları:
– Giriş reaktörü
– Çıkış reaktörü
– Şönt reaktörü
– Kondansatörler

Harmoniğin Önemi

Harmonik bozulmalar yalnızca teknik değil, finansal sonuçlara da yol açar. Cihazların ömrünü kısaltır, enerji verimliliğini düşürür, işletme maliyetlerini artırır. Harmonik azaltımı, sistem verimliliğini yükseltir, bakım masraflarını azaltır ve enerji tasarrufu sağlar.

Günlük yaşamda evlerdeki televizyon, bilgisayar, LED aydınlatmalar; ticari yapılarda ofis makineleri, UPS’ler ve AVM’ler gibi yapılar da harmonik üretir. Artan enerji tüketimi ve dijital cihaz yoğunluğu, güç kalitesi problemlerinin yaygınlaşmasına neden olmaktadır.