Teknolojinin çok hızlı gelişmesi mekanik cihazların yerini elektronik cihazların almasını sağlamıştır. Bu sayede daha hızlı daha verimli ve daha küçük fiziksel boyunlarda cihazlar üretilmektedir. Fakat elektronik cihazların miktarının artması demek elektrik enerjisinde kirliliğin artması demektir. Çünkü elektronik cihazlar frekans ve gerilim kontrollü çalıştığından dolayı tek tip şebekede frekans ve gerilimde dalgalanmalara sapmalara yol açmaktadır.
Örneğin bir cihaz üretilirken etiketinde 400 volt , 50 Hz ve 20 Amper yazması şu anlama gelir. 50 Hz , 400 Volt bir şebekeye bağlanırsa 50 Hz’de 20 Amper akım çeker demektir. Farklı bir frekans’da bir akım çekmez anlamına gelmez. Dolayısı ile devreye girdiği andan itibaren farklı frekanslarda akımlar da çekmeye başlar. İşte bu akımların genel adı Harmonik akımlardır. Yani frekansı 50 Hz’den büyük olan akımlardır.
- 2.Harmonik akım frekansı : 2X50 Hz : 100 Hz
- 3.Harmonik akım frekansı : 3X50 Hz : 150 Hz
- 4.Harmonik akım frekansı : 4X50 Hz : 200 Hz
- 5.Harmonik akım frekansı : 5X50 Hz : 250 Hz.
- 50.Harmonik akım frekansı : 50X50 Hz : 2500 Hz’dir.
Çekilen bu yüksek frekanslı akımlar tek tip olan 50 Hz frekansa sahip olan şebekeden çekilmektedir. Dolayısı ile şebeke frekansı nominal değerinden sapmaya zorlanmaktadır. Ortak kullanılan şebekede çalışan bütün cihazlarda bu frekans sapmalarından zarar görmektedir. Yani özetle bir cihaz kendi yaptığı akım harmoniğinden kendi zarar görmez. Fakat ortak şebekeyi kullandığı için bu şebeke de çalışan daha duyarlı, daha hassas diğer cihazların sağlıklı çalışmasına engel olur.
Uluslar arası standartlarda AG’de gerilim harmonik sınır değeri %5’dir. Akım harmoniği sınır değerini ise gerilim harmoniği belirler. Yani akım harmonikleri AG’de gerilim harmonik %5 ve üzerine çıkarırsa işte o zaman akım harmoniği tehlikeli değerlere ulaşmıştır ve çözüme ihtiyaç vardır demektir.
Harmonik Ölçümü Nasıl Yapılır?
Harmonik ölçümü yapmanın yolu uluslar arası standartlarda (ClassA , EN50160) kayıt alıp otomatik raporlama yapan bir güç kalite analizörünün ( Dikkat! Güç Kalitesi Analizörü ile Enerji Analizörü Aynı Cihazlar Değildir) belirli bir süre şebeke girişinde bağlı olarak kayıt alıp raporlaması ile ölçülmektedir. Bu standartlar aynı zamanda enerji dağıtım şirketlerinin kabul etmiş olduğu standartlar olmalıdır. ( Class A , EN50160 )
Harmonik Akımların Zararlı Etkileri
- İletkenlerde aşırı ısınmaya yol açarlar.
- Tek tip olan şebeke frekansında bozulmaya neden olarak cihazların yanmalarına veya bozulmalarına yol açarlar.
- Yüksek frekanslı harmonik akımlar nötr-toprak arası gerilim değerini yükselterek elektronik kart ve elektronik cihazların arızalanmalarına yol açarlar.
- Kaçak akım koruma sistemlerinin sağlıklı çalışmasına engel olarak zamansız açmalara yol açarlar.
- Topraklama hattının güçlü olmadığı yerlerde ekranlı cihazlarda parazitlenmelere ve görüntü bozukluğuna yol açarlar.
- Tüketim kayıplarının artmasına neden olurlar.
- Yalıtkan malzemelerin yalıtkanlık direncini düşürüp sızıntı akımları oluşturarak kısa devrelere yol açarlar.
- Kompanzasyon sistemlerinin sağlıklı çalışmasına engel olurlar.
Bir cihaz kendi yaptığı akım harmoniğinden kendi zarar görmez. Daha doğrusu hiçbir cihaz akım ve akım harmoniğinden zarar görmez . Cihazlara zarar veren gerilim harmoniğidir. Gerilim harmoniği AG’de sınır değeri %5’dir. Gerilim harmoniği uluslar arası sınırlar dışına çıkmışsa bütün sistem bundan etkilenir. Gerilim harmoniği uluslar arası standartlar dışına çıkmasa bile yüksek akım harmoniğinin ortaya çıkarmış olduğu diğer problemler ( Nötr-Toprak arası gerilim yükselmesi vs.) arızalara yol açabilmektedir.
Harmonik ölçüm 2 şekilde incelenir.
- Uluslar arası boyutta
- Sistemin harmonik akımlara tepkisi boyutunda incelenir.
Harmonik akımlara engel olmanın yolu aktif harmonik filtredir. Fakat unutulmamalıdır ki aktif harmonik filtre harmonik üreten bir cihazdır. Eğer bir sisteme aktif harmonik filtre bağlanacaksa bağlanacağı noktada harmonik akımların ulaşmış olduğu maksimum akım harmoniği akım değerinin hesaplanarak veya ölçülerek seçilmesi gerekir. Aksi taktirde yetersiz kalabilir.
