Harmonikler
 

BÖLÜM 1.GİRİŞ 1.1 HARMONIK NEDİR? Güç sistemlerinde ideal koşullarda alternatif akımın dalga biçimi sinüs eğrisi şeklinde olmalıdır, fakat pratikte bu tür eğri şekli ile çalışmak pek mümkün olmamaktadır. Şekil-1?de görüldüğü gibi eğride bir takım bozulmalar oluşmaktadır. Şekil-1 Sinüsoidal şekildeki bu bozulmalar istenilen bir durum değildir. Bu tür işaretlerle çalışan elemanlarda ya da yüklerde fazladan güç kaybı (distorsiyon gücü) ve arızalar meydana gelir. Bu durum alternatif akımın kullanıldığı ilk günlerden bu yana varolmuştur. Bilim adamları sinüsoidal şekildeki bozulmaları belirli sınırlar içinde tutmak veya tamamen yok etmek için çözümler aramışlardır. Şekil-2 Harmonik Bileşenleri Fransız fizikçisi ve matematikçisi Joseph Fourier 1882 yılında çözüm olabilecek bir teori geliştirmiştir. Teoriyi sadece alternatif akım için kısaca ele alacak olursak, sinüsoidal şekildeki bozulmanın sebebi, ana frekansın tam katları olan frekanslara sahip sinüsoidal bileşenlerdir. Bu bileşenlerin her birine harmonik denir. Sinüs eğrisindeki harmoniklerin sebebi, güç sistemlerinde farklı amaçlarla kullanılan bazı cihaz ve devrelerdir. Harmonik oluşturan kaynaklar bölüm 2?de detaylı olarak incelenecektir. 1.2 HARMONİKLERİN YOL AÇTIĞI PROBLEMLER Harmonik akımlar hem besleme sisteminde hem de tesisatta problemler yaratır. Etkileri ve çözümleri farklı olup ayrı ayrı ele alınması gerekir. 1.2.1 HARMONİK AKIMLARININ NEDEN OLDUĞU PROBLEMLER a) Nötr İletkende Aşırı Isınma: 3 fazlı bir sistemde gerilim dalga şekli her bir fazdan nötr yıldız noktasına 120 derecelik açı değişimi yapar ve her faz eşit olarak yüklendiğinde nötrdeki akım bileşkesi 0 olur. Fazlar dengeli olarak yüklenmediği takdirde nötrden sadece denge dışı kadar net akım geçer. Ancak şebeke akımlarının birbirini dengelemesine rağmen harmonik akımlar birbirini dengelememekte ve hatta temel harmoniğin 3 katının tek sayılı çarpanları olan harmonik akımlar ?üçlü-N? harmonikleri halinde nötrde birleşmektedir. Bu etki şekil-3?de görülmektedir. Diyagramın üst kısmındaki faz akımlarının aralıkları 120 derecedir. Her fazın 3. harmoniği, frekansın 3 katı ve bir periyodun üçte biri olacak şekilde birbirinin benzeridir. Etkin olan 3. harmonik, nötr akımı diyagramın en altında gösterilmiştir. Bu durumda, her fazdaki %70 3. harmonik akım nötrde %210 şeklinde bir akım olarak sonuçlanmaktadır. Şekil-3 Nötrde birleşen üçlü N akımları b) Transformatörlerdeki Etkiler: Transformatörler harmoniklerden iki şekilde etkilenir. 1.?si, girdap akımları kayıplarıdır. Normal olarak tam yükte %10 olan kayıplar harmonik numarasının karesiyle orantılı olarak artar. Uygulamada IT donanımlarını besleyen tam yükteki bir trafonun toplam kayıpları, eşdeğerdeki doğrusal yüklerin beslenmesinde oluşan toplam kayıplardan iki kat daha fazladır. Bu durum çok daha yüksek çalışma sıcaklığı ve kısa bir ömürle sonuçlanır. İkinci... -