Harmonik Üreten Kaynaklar
Harmonikler genel olarak nonlineer elemanlar ile nonsinüsoidal kaynaklardan herhangi birisi veya bunların ikisinin sistemde bulunmasından meydana gelirler. Harmonikli akım ve gerilimin güç sistemlerinde bulunması sinüsoidal dalganın bozulması anlamına gelir. Bozulan dalgalar nonsinüsoidal dalga olarak adlandırılır. Fourier analizi yardımıyla temel frekans ve diğer frekanslardaki bileşenler cinsinde ifade edilebilir. Bu analiz ile nonsinüsoidal dalgalar, frekansları farklı sinüsoidal dalgaların toplamı şeklinde matematiksel olarak yazılabilir. Bu sayede harmoniklerin analizi kolaylıkla yapılabilir. Harmonikler güç sistemlerinde; ek kayıplar, ek gerilim düşümleri, rezonans olayları, güç faktörünün değişmesi v.b. gibi teknik ve ekonomik problemlere yol açar.
Son 50 yıldır yapılan teorik ve uygulamalı araştırmaların sonucuna göre; harmonik kaynakları, günümüzde mevcut olan klasik harmonik kaynakları ve gelecekte oluşabilecek yeni harmonik kaynakları olarak iki grupta incelenebilir.
Klasik harmonik kaynakları:
• Elektrik makinelerindeki diş ve olukların meydana getirdiği harmonikler
• Çıkık kutuplu senkron makinelerde hava aralığındaki relüktans değişiminin oluşturduğu harmonikler
• Senkron makinelerde ani yük değişimlerinin manyetik akı dalga şekillerindeki bozulmalar
• Senkron makinelerinin hava aralığı döner alanının harmonikleri
• Doyma bölgesinde çalışan transformatörlerin mıknatıslanma akımları
• Şebekedeki nonlineer yükler; doğrultucular, eviriciler, kaynak makineleri, ark fırınları, gerilim regülatörleri, frekans çeviriciler, v.b.
Yeni harmonik kaynakları:
• Motor hız kontrol düzenleri
• Doğru akım ile enerji nakli (HVDC)
• Statik VAR generatörleri
• Kesintisiz güç kaynakları
• Olasılıkla elektrikli taşıtların yaygınlaşması ve bunların akü şarj devrelerinin etkileri
• Enerji tasarrufu amacıyla kullanılan aygıt ve yöntemler
• Direkt frekans çevirici ile beslenen momenti büyük hızı küçük motorlar
Harmonik üretilmesine neden olan en önemli elemanları ise şöyle sıralayabiliriz:
1) Transformatörler
2) Döner makineler
3) Güç elektroniği elemanları
4) Doğru akım ile enerji nakli (HVDC)
5) Statik VAR generatörleri
6) Ark fırınları
7) Kesintisiz güç kaynakları
8) Gaz deşarjlı aydınlatma
9) Elektronik balastlar
10) Fotovoltaik sistemler
11) Bilgisayarlar