Akım Harmoniği Nedir?

Temel dalga yani şebeke frekansı (50 Hz) dışındaki sinüs formundaki dalgalara harmonik adı verilir. Alternatif akım normal şartlarda temiz bir sinüs dalgasıdır. Özellikle güç elektroniğinin gelişmesi ve endüstride yarı iletken kullanımının artması ile birlikte doğrultucu, sürücü, UPS(kesintisiz güç kaynakları) ve led aydınlatmalar yaygın kullanılmaya başlamıştır.  Kullanılmakta olan bu cihazlar sinüs dalgasının bozulmasına neden olur. Bunun yanı sıra sinüs dalgasının bozulması ile birlikte akım harmoniği ortaya çıkar.

Akım Harmoniğinin Etkileri Nelerdir?

Akım harmoniği özellikle ticari bir kurumda veya endüstriyel işletmelerde güç kalitesi seviyesini ve verimliliği düşürmektedir. Özellikle motorlarda ısı ve verim kayıpları da dâhil olmak üzere birçok geçici ve kalıcı soruna neden olur. Harmoniklerin yarattığı en şiddetli etkileri endüstriyel tesislerde temel 60 Hz sinüs dalgasını bozan harmoniklerin sonucudur. Bu bozulma elektronik cihazların yanlış çalışmasına, sahte alarmlara, veri kayıplarına ve genellikle gizemli sorunlar olarak bildirilen sorunlara neden olmaktadır. Genel olarak çoğu kurum endişe duymadan toplam elektrik kapasitesinin %15’ine kadar doğrusal olmayan yüklerle yani akım harmonikleriyle birlikte çalışabilir.  Fakat doğrusal olmayan yükler %15’i geçerse görünür olmayan bazı olumsuz durumlar ortaya çıkması mümkündür. Örnek olarak aşağıda çeşitli yerlerde görülen harmonik etkileri verilmiştir:

Elektrik Şebekelerinde

• Nötr iletkeninin aşırı ısınması ve yangı ve yangın riskine sebep olması
• Güç kayıplarının artması
• Kuvvetli elektromagnetik alanlar
• Şebekeye enterferansların verilmesi

Endüstriyel Tesislerde

• Güç kayıplarının artması
• Rezonans riski
• Harmonik akımının dönmesinden dolayı TRF ların delta sargılarında aşırı yüklenme
• Gürültü
• Sıcaklık yükselmesi

Kompanzasyon Sisteminde

• Güç kayıplarının artması
• Rezonans riski
• İşletme ömrünün azalması (Kondansatörlerin ömrünün azalması)

Kablolarda, İletkenlerde

• Güç kayıplarının artması
• Nötr iletkeni üzerinde aşırı yüklenme (N ve PEN iletkeninde)
• Yangın riski

Diğer Önemli Etkiler

• Elektrik ekipmanlarının hatalı fonksiyonları
• Elektronik rölelerin hatalı fonksiyonları
• Toprak hata alarmlarının yanlış çalışması
• Cihazların uygun çalışmaması
• Kontrol cihazlarının hatalı fonksiyonları

Akım Harmoniği Nasıl Teşhis Edilir?

Akım harmoniği elektrik güç sistemindeki güç kalitesi sorunlarına neden olabilen elektrik voltajları ve akımlarıdır. Enerji analizörü veya diğer adıyla şebeke analizörü kullanılarak olası harmonikler kontrol altında tutulabilir. Örnek olarak aşağıda bir enerji analizörü görseli verilmiştir.

Bir enerji analizörü ilgili frekans spektrumlarında voltaj ve akımın dalga şekillerini belirlemek için ve güç kalitesi ayrıntılı analizini gerçekleştirmek için en etkili araçtır. Enerji analizörü,  harmoniklerin endişe kaynağı olup olmadığını belirlemenizi engellediği durumlarda da kullanılmaktadır. Şüpheli kaynağın ayrıntılı analizinde harmonik oran fonksiyonu gereken seviyede olmayan ve hatalı dalga formunun sapmasını belirtmek için %0 ile %100 arasında bir değer hesaplanmaktadır. Ve bu değer akım harmoniği varlığını gösterir.

Kaynakça:

1. www.elektrikport.com
2. www.tense.com.tr
3. www.emo.org.tr
4. www.entes.com.tr
5. Kürker F., Taşaltın R., Karadağ K. (2018). Elektrik Tesisinde Harmonik İncelenmesi ve Harmonik Filtreli Kompanzasyon. Harran Üniversitesi Mühendislik Dergisi.