Harmonik, alternatif akımın en önemli özelliği tam, düzgün ve temiz bir sinüs dalga şeklinden uzaklaşmasıdır. Güç elektroniği kaynaklı artan harmonikler endüstriyel tesislerde giderek daha önemli sorunu olmaktadır.
Harmonikler genel olarak nonlineer elemanlar ile nonsinüsoidal kaynaklardan herhangi birisi veya bunların ikisinin sistemde bulunmasından oluşur. Temel dalga dışındaki sinüsoidal dalgalara “harmonik” adı verilir. Harmonikli akım ve gerilimin güç sistemlerinde bulunması sinüsoidal dalganın bozulması anlamına gelir. Bozulan dalgalar teknik literatürde nonsinüsoidal dalga olarak isimlendirilir.
Harmonikler, konverterler, transformatörler, jeneratörler, ark fırınları, bazı aydınlatma türleri, bilgisayarlar, yazıcılar, televizyonlar, telefon şarj cihazları ve kesintisiz güç kaynakları gibi elektronik cihazların kullanımının yaygınlaşmasıyla hayatımıza giren yeni bir terimdir. Bilindiği gibi alternatif gerilim belirli bir frekansı olan sinüs dalgası biçimindedir. Türkiyede kullanılan alternatif gerilimin frekansı 50 Hz’dir.
Bir elektronik cihaza veya devreye uygulanan tek frekanslı bir sinüs dalgalı alternatif gerilimde, elektronik cihazın veya devrenin lineersizliğinden dolayı bir dalga bozulmasına neden olur. İşte bu bozulma temel frekansın tam sayılı katları olarak ortaya çıkar. Aşağıdaki dalga şeklinden daha iyi görülebilmektedir.
HARMONİKLER SİNÜS DALGA ŞEKLİNİ BOZARLAR
Harmonikler kesinlikle müdahale edilmesi gereken durumlardır. Harmoniklerden kaynaklanan olumsuzlukların tesisler için hem teknik hem ticari açıdan birçok olumsuz etkisi vardır. Harmoniklerin bulunduğu sistemlerde, normal şartlar altında saf sinüsoidal formda olması beklenen akım ve gerilim dalga şekilleri bozulurlar.
Harmoniklerin genel olarak beraberinde getireceği problemler;
- Nötr akımının artması
- Mikro işlemcilerin hatalı çalışması
- Kompanzasyon sistemlerinde aşırı yüklenerek arızalanması
- Transformatörlerin ısınması ve aşırı sesli çalışması bundan dolayı kayıpların artması
- Kaynak gerilim dalga şeklinin bozulması
- Gerilim düşmelerinin ve doğru orantılı olarak kayıpların artması
- Sistemlerdeki yüksek frekanslarda rezonans risklerinin oluşması
- İletim hatlardaki rms akım artışına bağlı olarak iletim ve dağıtımda verim azalması ve maddi kayıplar
- Elektrik motorlarında ve transformatörler aşırı ısınma
- Hassas elektonik cihazlarda arızalar oluşması
- Cihazların yalıtım seviyelerinde bozulmalar
- Sistemdeki kayıpların çoğalması ve maddi etkiler
- Devre kesicilerin bozulması veya hatalı çalışması (zamansız açmalar gibi)
Harmonik etkileri yok etmek için mutlaka harmonik filtreler kullanılmalıdır. Harmonik fitreler sistemdeki harmonikleri düzelterek harmonik kaynaklı sorunların önüne geçer.
