Apa yang dimaksud dengan arus harmonik
Arus harmonik adalah istilah kolektif untuk komponen sinusoidal yang frekuensinya merupakan kelipatan bilangan bulat dari frekuensi arus periodik aslinya. Arus harmonik dengan frekuensi sama dengan k kali frekuensi arus periodik asli disebut arus harmonik ke-k, dan semua arus harmonik dengan frekuensi lebih besar dari 1 secara kolektif disebut sebagai arus harmonik tingkat tinggi.
Sinyal periodik dapat diuraikan menjadi superposisi linier komponen DC c0 dan sinyal sinus dengan frekuensi berbeda melalui transformasi Fourier: f (t)=c0+∑ _ (m=1) ^ ∞ ▒ [c_m sin (m ω T+ φ_ m) ]
Diantaranya, c_msin (m ω T+ φ_ m) Ekspresi harmonik ke-m, di mana cm mewakili amplitudo harmonik ke-m dan frekuensi sudutnya adalah m ω, Fase awalnya adalah φ m. Nilai efektifnya adalah cm/√ 2.
Ketika m=1, c1sin（ ω T+ φ_ 1) Ekspresi untuk komponen fundamental, yang frekuensi sudutnya adalah ω，Fase awal adalah φ Nilai akar rata-rata kuadrat c1/√ 2 disebut nilai efektif fundamental.
ω/ 2 π adalah frekuensi komponen fundamental, yang disebut frekuensi fundamental. Frekuensi komponen fundamental sama dengan frekuensi sinyal AC. Frekuensi harmonik ke-m adalah kelipatan bilangan bulat (m kali) frekuensi dasar.
Pengertian harmonik dalam sistem catu daya adalah dekomposisi deret Fourier dari besaran listrik non sinusoidal periodik. Selain diperoleh komponen yang sama dengan frekuensi dasar jaringan listrik, juga diperoleh rangkaian komponen yang lebih besar dari frekuensi dasar jaringan listrik. Bagian besaran listrik ini disebut harmonisa. Perbandingan frekuensi harmonik dengan frekuensi dasar (n=fn/f1) disebut orde harmonik. Terkadang terdapat harmonik bukan bilangan bulat dalam jaringan listrik, yang dikenal dengan sebutan non harmonik atau harmonik pecahan.
Harmonisa sebenarnya adalah jenis gangguan yang mencemari jaringan listrik. Bidang teknologi kelistrikan terutama mempelajari kejadian, transmisi, pengukuran, bahaya, dan penekanan harmonisa, dengan rentang frekuensi umumnya 2 ≤ n ≤ 40.
2. Penyebab timbulnya arus harmonis
Alasan mendasar timbulnya arus harmonik adalah karena beban nonlinier.
Bila arus mengalir melalui beban dan tidak mempunyai hubungan linier dengan tegangan yang diberikan, maka akan terbentuk arus non sinusoidal sehingga timbul harmonisa. Penekanan harmonisa pada sistem tenaga listrik merupakan cara mengurangi atau menghilangkan arus harmonik yang diinjeksikan ke dalam sistem, guna mengendalikan tegangan harmonik dalam nilai yang ditentukan.
Ada empat upaya utama untuk menekan arus harmonik:
(1) Mengurangi kandungan harmonik dari sumber harmonik. Yaitu mengambil tindakan terhadap sumber harmonik untuk meminimalkan timbulnya harmonik kelinci. Metode ini lebih proaktif, dapat meningkatkan kualitas jaringan listrik, dan dapat sangat menghemat biaya untuk menghilangkan efek harmonis.
(2) Mengadopsi metode modulasi lebar pulsa (PWM). Dengan menggunakan teknologi Modulasi Lebar Pulsa (PWM), tegangan DC dimodulasi menjadi serangkaian pulsa tegangan AC dengan amplitudo yang sama tetapi lebarnya tidak sama dalam siklus frekuensi yang diperlukan. Metode ini dapat sangat menekan timbulnya harmonik.
(3) Menyerap arus harmonik pada sumber harmonik. Metode jenis ini merupakan cara yang efektif untuk menekan harmonisa yang ada, dan saat ini merupakan metode yang paling banyak digunakan untuk menekan harmonisa pada sistem tenaga listrik.
(4) Memperbaiki sistem pasokan listrik dan lingkungan. Untuk sistem catu daya, timbulnya harmonisa tidak dapat dihindari, namun tindakan seperti meningkatkan kapasitas hubung singkat sistem catu daya, meningkatkan level tegangan sistem catu daya, meningkatkan kapasitas peralatan catu daya, dan mempertahankan tiga -keseimbangan beban fase semaksimal mungkin semuanya dapat meningkatkan kemampuan jaringan listrik untuk menahan harmonisa. Memilih tegangan catu daya yang wajar dan menjaga keseimbangan tegangan tiga fasa sebanyak mungkin dapat secara efektif mengurangi dampak harmonisa
jaringan listrik. Sumber harmonik disuplai oleh titik catu daya berkapasitas lebih besar atau jaringan bertegangan lebih tinggi, dan kemampuan menahan harmonisa akan meningkat. Memberi daya pada beban sumber harmonik melalui jalur khusus mengurangi dampak harmonisa pada beban lain, dan juga membantu memusatkan penekanan dan penghapusan harmonik tingkat tinggi.
3. Bahaya arus harmonik
Dalam tiga puluh hingga empat puluh tahun terakhir, pesatnya perkembangan berbagai perangkat elektronika daya telah menyebabkan polusi harmonik yang semakin parah pada jaringan listrik publik. Berbagai gangguan dan kecelakaan yang diakibatkan oleh harmonisa juga terus terjadi, dan parahnya bahaya harmonik telah menarik perhatian yang tinggi dari masyarakat. Bahaya harmonisa terhadap jaringan listrik publik dan sistem lainnya dapat diringkas secara kasar dalam aspek-aspek berikut.
(1) Harmonisa menimbulkan tambahan rugi-rugi harmonik pada komponen jaringan tenaga listrik umum sehingga mengurangi efisiensi peralatan pembangkitan, transmisi, dan konsumsi tenaga listrik. Ketika sejumlah besar harmonisa orde ketiga mengalir melalui garis netral, hal ini dapat menyebabkan garis menjadi terlalu panas atau bahkan menyebabkan kebakaran.
(2) Harmonisa mempengaruhi pengoperasian normal berbagai peralatan listrik. Dampak harmonisa pada motor tidak hanya menyebabkan kerugian tambahan, tetapi juga menghasilkan getaran mekanis, kebisingan, dan tegangan lebih, yang menyebabkan panas berlebih pada transformator. Harmonisa dapat menyebabkan panas berlebih, penuaan isolasi, memperpendek umur, dan bahkan kerusakan pada kapasitor, kabel, dan peralatan lainnya.
(3) Harmonisa dapat menyebabkan resonansi paralel lokal dan resonansi seri pada jaringan listrik umum, sehingga memperkuat harmonisa, meningkatkan bahaya (1) dan (2) di atas, dan bahkan menyebabkan kecelakaan serius.
(4) Harmonisa dapat menyebabkan kesalahan pengoperasian proteksi relai dan perangkat otomatis, serta dapat mengakibatkan pengukuran alat ukur kelistrikan tidak akurat.
(5) Harmonisa dapat menyebabkan gangguan pada sistem komunikasi yang berdekatan, dan dalam kasus ringan, kebisingan dapat timbul sehingga mengurangi kualitas komunikasi; Kasus yang parah mengakibatkan hilangnya akomodasi sehingga membuat sistem komunikasi tidak dapat berfungsi dengan baik
