Terjemahan Buku Harmonisa

79
Dasar-Dasar Harmonik Sebuah asumsi yang baik untuk utilitas yang paling di Amerika Serikat adalah bahwa sinus- gelombang tegangan yang dihasilkan di pusat pembangkit listrik sangat baik. di sebagian besar wilayah, tegangan ditemukan pada sistem transmisi biasanya memiliki jauh lebih sedikit dari 1,0 persen distorsi. Namun, distorsi meningkatkan lebih dekat dengan beban. Pada beberapa beban, gelombang saat ini hampir menyerupai gelombang sinus. Konverter daya elektronik dapat memotong arus ke dalam bentuk gelombang tampak sewenang-wenang. Walaupun ada beberapa kasus di mana distorsi adalah acak, paling distorsi adalah periodik, atau multiple integer dari sistem kekuasaan mendasar frekuensi. Artinya, gelombang saat ini hampir sama siklus setelah siklus, berubah sangat lambat, jika sama sekali. Hal ini telah

Transcript of Terjemahan Buku Harmonisa

Page 1: Terjemahan Buku Harmonisa

Dasar-Dasar Harmonik

Sebuah asumsi yang baik untuk utilitas yang paling di Amerika

Serikat adalah bahwa sinus-gelombang tegangan yang dihasilkan di

pusat pembangkit listrik sangat baik. di sebagian besar wilayah,

tegangan ditemukan pada sistem transmisi biasanya memiliki jauh lebih

sedikit dari 1,0 persen distorsi. Namun, distorsi meningkatkan lebih

dekat dengan beban. Pada beberapa beban, gelombang saat ini hampir

menyerupai gelombang sinus. Konverter daya elektronik dapat

memotong arus ke dalam bentuk gelombang tampak sewenang-wenang.

Walaupun ada beberapa kasus di mana distorsi adalah acak, paling

distorsi adalah periodik, atau multiple integer dari sistem kekuasaan

mendasar frekuensi. Artinya, gelombang saat ini hampir sama siklus

setelah siklus, berubah sangat lambat, jika sama sekali. Hal ini telah

menimbulkan meluasnya penggunaan harmonisa istilah untuk

menggambarkan distorsi dari bentuk gelombang. Istilah ini harus hati-

hati memenuhi syarat untuk masuk akal. ini bab dan bagian 6

menghapus beberapa misteri harmonisa pada kekuasaan system.

Ketika konverter daya elektronik pertama menjadi biasa di 1970-

an, insinyur utilitas banyak menjadi cukup prihatin tentang kemampuan

sistem tenaga untuk mengakomodasi distorsi harmonik. Banyak ramalan

yang dibuat tentang nasib sistem tenaga jika perangkat ini diizinkan

untuk ada. Sementara beberapa kekhawatiran ini itu mungkin

Page 2: Terjemahan Buku Harmonisa

berlebihan, bidang analisis daya berkualitas berutang besar hutang budi

pada orang-orang ini karena mereka keprihatinan atas ini "Baru"

masalah harmonik memicu penelitian yang akhirnya menyebabkan

banyak pengetahuan tentang semua aspek kualitas daya.

Untuk beberapa, distorsi harmonik masih merupakan kualitas daya

yang paling signifikan masalah. Hal ini tidak sulit untuk memahami

bagaimana seorang insinyur berhadapan dengan sulit harmonik masalah

bisa datang untuk memegang pendapat itu. harmonik masalah melawan

banyak aturan konvensional sistem tenaga dan operasi yang

menganggap hanya frekuensi dasar. Oleh karena itu, insinyur

dihadapkan dengan fenomena asing yang memerlukan alat asing untuk

menganalisis dan peralatan asing untuk memecahkan. Meskipun

masalah harmonik bisa sulit, mereka tidak benar-benar sangat banyak

pada sistem utilitas. Hanya beberapa persen dari distribusi utilitas

pengumpan di Amerika Serikat memiliki masalah harmonik cukup berat

membutuhkan perhatian.

Sebaliknya, sags tegangan dan gangguan hampir universal untuk

setiap pengumpan dan merupakan kekuatan yang paling banyak dan

signifikan kualitas penyimpangan. Sektor pengguna akhir menderita

lebih dari harmonik masalah daripada sektor utilitas. Industri pengguna

dengan adjustablespeed drive, tungku busur, tungku induksi, dan

sejenisnya jauh lebih rentan terhadap masalah yang berasal dari distorsi

harmonik.

Page 3: Terjemahan Buku Harmonisa

Distorsi harmonik bukanlah fenomena baru pada sistem tenaga.

Keprihatinan atas distorsi telah surut dan mengalir beberapa kali selama

sejarah ac sistem tenaga listrik. Scanning literatur teknis tahun 1930-an

dan 1940-an, satu akan melihat banyak artikel di subjek. Pada saat itu

sumber-sumber primer transformator dan masalah utama adalah

gangguan induktif dengan terbuka-kawat telepon sistem. Pelopor dari

pencahayaan busur modern yang menjadi diperkenalkan dan telah cukup

menyebabkan kegemparan karena mereka harmonik konten- tidak

berbeda dengan keributan yang disebabkan oleh konverter daya

elektronik di lebih kali.

Untungnya, jika sistem ini benar ukuran untuk menangani daya

tuntutan beban, ada kemungkinan rendah yang harmonik akan

menyebabkan masalah dengan sistem kekuasaan, meskipun mereka

dapat menyebabkan masalah dengan telekomunikasi. Masalah listrik

Sistem ini muncul paling sering ketika kapasitansi dalam hasil sistem

resonansi di frekuensi harmonik penting yang secara dramatis

meningkatkan distorsi di atas jumlah normal. Sementara masalah ini

terjadi pada sistem utilitas, kasus yang paling parah biasanya ditemukan

di kekuatan industri sistem karena tingkat lebih tinggi dari resonansi

dicapai.

Page 4: Terjemahan Buku Harmonisa

5.1 Penyimpangan Harmonik

Distorsi harmonik ini disebabkan oleh perangkat nonlinear dalam

sistem kekuasaan. Sebuah perangkat nonlinier adalah satu di mana saat

ini tidak proporsional dengan tegangan yang diberikan. Gambar 5.1

mengilustrasikan konsep ini dengan kasus tegangan sinusoidal

diterapkan pada resistor nonlinier sederhana di mana tegangan dan arus

bervariasi sesuai dengan kurva ditampilkan. sementara tegangan yang

diberikan adalah sempurna sinusoidal, arus yang dihasilkan terdistorsi.

Meningkatkan tegangan oleh beberapa persen dapat menyebabkan arus

untuk menggandakan dan mengambil sebuah bentuk gelombang yang

berbeda. Ini adalah sumber yang paling harmonik distorsi dalam sistem

tenaga.

Page 5: Terjemahan Buku Harmonisa

Gambar 5.1 distorsi arus disebabkan oleh resistensi nonlinier.

Gambar 5.2 menggambarkan bahwa bentuk gelombang, periodik

terdistorsi dapat dinyatakan sebagai jumlah dari sinusoid. Ketika bentuk

gelombang identik dari satu siklus ke yang berikutnya, dapat

direpresentasikan sebagai jumlah dari gelombang sinus murni yang

frekuensi sinusoida setiap multiple integer dari fundamental frekuensi

gelombang terdistorsi. Beberapa ini disebut harmonik dari nama, maka

dasar dari materi pelajaran. itu jumlah sinusoid disebut sebagai deret

Fourier, yaitu setelah besar matematikawan yang menemukan konsep.

Page 6: Terjemahan Buku Harmonisa

Karena properti di atas, konsep deret Fourier secara universal

diterapkan dalam menganalisis masalah harmonik. Sistem ini sekarang

dapat dianalisis secara terpisah pada setiap harmonis. Selain itu,

menemukan sistem respon dari sinusoid dari masing-masing harmonik

individual jauh lebih mudah dibandingkan dengan bentuk gelombang

terdistorsi keseluruhan. Output pada masing-masing frekuensi tersebut

kemudian dikombinasikan untuk membentuk Fourier baru seri, dari

mana gelombang keluaran dapat dihitung, jika diinginkan. Seringkali,

hanya besaran harmonik yang menarik.

Ketika kedua siklus setengah positif dan negatif dari sebuah

gelombang memiliki bentuk identik, deret Fourier hanya berisi harmonik

ganjil. ini menawarkan penyederhanaan lebih lanjut untuk studi

kekuatan yang paling sistem karena paling umum harmonik yang

memproduksi perangkat terlihat sama untuk kedua polaritas. Bahkan,

kehadiran harmonik bahkan sering merupakan petunjuk bahwa ada

sesuatu yang salah-baik dengan perlengkapan beban atau dengan

transduser digunakan untuk membuat pengukuran. Ada pengecualian

untuk ini seperti sebagai penyearah setengah gelombang dan tungku

busur ketika busur adalah acak.

Page 7: Terjemahan Buku Harmonisa

Gambar 5.2 seri Fourier representasi dari bentuk gelombang terdistorsi

Biasanya, semakin tinggi orde harmonisa (di atas kisaran tanggal

25 untuk Ke-50, tergantung pada sistem) adalah tidak berarti bagi sistem

kekuasaan analisis. Meskipun mereka mungkin menyebabkan gangguan

pada daya rendah elektronik perangkat, mereka biasanya tidak merusak

sistem tenaga listrik. itu juga sulit untuk mengumpulkan data cukup

akurat untuk daya Model sistem di frekuensi ini. Acommon

pengecualian ini terjadi ketika ada sistem resonansi di rentang frekuensi.

resonansi ini bisa senang dengan bentukan atau switching transien dalam

elektronik konverter daya. Hal ini menyebabkan tegangan bentuk

gelombang dengan beberapa nol penyeberangan yang mengganggu

sirkuit waktu. Resonansi ini umumnya terjadi pada sistem dengan kabel

bawah tanah tetapi tidak ada koreksi faktor daya kapasitor.

Page 8: Terjemahan Buku Harmonisa

Jika sistem kekuasaan digambarkan sebagai elemen seri dan shunt,

seperti praktek konvensional, sebagian besar dari nonlinier dalam sistem

ditemukan dalam elemen shunt (yakni, beban). Impedansi seri dari

sistem kekuasaan pengiriman (yaitu, impedansi arus pendek antara

sumber dan beban) adalah sangat linier. Dalam transformer, juga,

sumber harmonisa adalah cabang shunt (impedansi magnetizing) dari

umum "T" model; impedansi kebocoran adalah linier. Dengan demikian,

utama sumber distorsi harmonik pada akhirnya akan menjadi beban

pengguna akhir. Ini bukan untuk mengatakan bahwa pengguna akhir

semua yang mengalami distorsi harmonik akan sendiri memiliki sumber

signifikan dari harmonic, tetapi bahwa distorsi harmonic umumnya

berasal dengan beban beberapa pengguna akhir atau kombinasi beban.

5.2 Tegangan dibandingkan Distorsi Arus

Harmonisa kata ini sering digunakan dengan sendirinya tanpa

kualifikasi lebih lanjut. Sebagai contoh, adalah umum mendengar bahwa

drive disesuaikan kecepatan atau tungku induksi tidak dapat beroperasi

dengan baik karena harmonisa. Apa artinya itu? Secara umum, dapat

berarti salah satu dari berikut tiga hal:

1. Tegangan harmonik terlalu besar (tegangan terlalu terdistorsi)

untuk kontrol untuk benar menentukan sudut tembak.

Page 9: Terjemahan Buku Harmonisa

2. Arus harmonik terlalu besar untuk kapasitas beberapa perangkat

dalam sistem pasokan listrik seperti transformator, dan mesin harus

dioperasikan pada lebih rendah dari daya pengenal.

3. Tegangan harmonik terlalu besar karena arus harmonik yang

dihasilkan oleh perangkat terlalu besar untuk kondisi sistem yang

diberikan.

Seperti yang disarankan oleh daftar ini, ada penyebab dan efek terpisah

untuk tegangan dan arus serta beberapa hubungan antara mereka.

Dengan demikian, harmonisa istilah dengan sendirinya tidak memadai

untuk menjelaskan secara definitif masalah.

Beban nonlinier tampaknya sumber harmonisa arus di shunt

dengan dan menyuntikkan arus harmonik ke dalam sistem kekuasaan.

selama hampir semua analisis, itu sudah cukup untuk mengobati

harmonik penghasil beban hanya sebagai sumber arus. Ada pengecualian

untuk ini sebagaimana akan dijelaskan kemudian.

Seperti Gambar. 5.3 menunjukkan, distorsi tegangan adalah hasil

dari arus terdistorsi melewati impedansi, seri linier dari pengiriman daya

sistem, meskipun, dengan asumsi bahwa bus sumber pada akhirnya

merupakan sinusoida murni, ada beban nonlinier yang menarik arus

yang terdistorsi. Harmonik arus melewati impedansi system

Page 10: Terjemahan Buku Harmonisa

menyebabkan penurunan tegangan untuk setiap harmonis.

Gambar 5.3 Harmonic arus yang mengalir melalui hasil impedansi

sistem harmonik tegangan pada beban.

Hal ini menyebabkan harmonisa tegangan muncul pada bus beban.

Jumlah distorsi tegangan tergantung pada impedansi dan arus. Dengan

asumsi distorsi bus beban tetap dalam batas yang wajar (misalnya,

kurang dari 5 persen), jumlah arus harmonik yang dihasilkan oleh beban

umumnya konstan.

Sementara harmonik arus beban akhirnya menyebabkan distorsi

tegangan, perlu dicatat bahwa beban tidak memiliki kontrol atas distorsi

tegangan. Beban yang sama dimasukkan ke dalam dua lokasi berbeda

pada daya sistem akan menghasilkan dua nilai distorsi tegangan yang

berbeda. Pengakuan dari fakta ini adalah dasar untuk pembagian

tanggung jawab untuk kontrol harmonik yang ditemukan dalam standar

Page 11: Terjemahan Buku Harmonisa

seperti IEEE Standar 519-1992, Praktek Direkomendasikan dan

Persyaratan Harmonic Kontrol dalam Sistem Daya Listrik:

1. Kontrol atas jumlah injeksi arus harmonik ke system berlangsung

di aplikasi pengguna akhir

2. Dengan asumsi injeksi arus harmonik dalam batas wajar, kontrol

terhadap distorsi tegangan dilakukan oleh entitas memiliki kontrol

atas impedansi sistem, yang sering utilitas.

Satu harus hati-hati saat menjelaskan fenomena harmonik untuk

memahami bahwa ada perbedaan jelas antara sebab dan akibat tegangan

dan arus harmonik. Penggunaan istilah harmonik harus memenuhi syarat

sesuai. Dengan konvensi populer di daya industri, sebagian besar kali

ketika istilah ini digunakan dengan sendirinya untuk merujuk untuk

aparat beban, pembicara mengacu pada arus harmonik. Ketika mengacu

pada sistem utilitas, tegangan umumnya subjek. Untuk amannya,

membuat kebiasaan meminta klarifikasi.

5.3 Harmonisa dan Peralihan

Distorsi Harmonic disalahkan untuk gangguan kualitas daya

banyak yang benar-benar transien. Sebuah pengukuran acara mungkin

menunjukkan terdistorsi gelombang dengan jelas frekuensi tinggi

komponen. Meskipun gangguan transien mengandung frekuensi tinggi

komponen, transien dan harmonic yang jelas fenomena yang berbeda

dan dianalisis secara berbeda. Bentuk gelombang transient menunjukkan

Page 12: Terjemahan Buku Harmonisa

frekuensi tinggi hanya sebentar setelah ada perubahan mendadak dalam

sistem kekuasaan. Frekuensi belum tentu harmonik, mereka adalah alam

frekuensi dari sistem pada saat operasi switching. ini frekuensi tidak ada

hubungannya dengan frekuensi sistem yang mendasar.

Harmonisa, menurut definisi, terjadi dalam kondisi mapan dan

bilangan bulat kelipatan dari frekuensi fundamental. Distorsi gelombang

yang menghasilkan harmonik hadir terus-menerus, atau setidaknya

untuk beberapa detik. Transien biasanya hilang dalam beberapa siklus.

transien berhubungan dengan perubahan dalam sistem seperti beralih

dari kapasitor bank. Harmonik berhubungan dengan operasi terus dari

beban.

Satu kasus di mana perbedaan menjadi kabur adalah transformator

energization. Ini adalah peristiwa transien tetapi dapat menghasilkan

gelombang yang cukup besar distorsi detik banyak dan telah dikenal

untuk merangsang sistem resonansi.

5.4 Kuantitas Power System bawah Non Sinusoidal Kondisi

Tradisional sistem jumlah listrik seperti rms, daya (reaktif, aktif,

jelas), faktor daya, dan fase urutan yang ditetapkan untuk frekuensi

dasar konteks dalam kondisi sinusoidal murni. dalam adanya distorsi

harmonik sistem kekuasaan tidak lagi beroperasi di kondisi sinusoidal,

dan sayangnya banyak penyederhanaan insinyur listrik digunakan untuk

analisis frekuensi dasar tidak berlaku.

Page 13: Terjemahan Buku Harmonisa

5.4.1 aktif, reaktif, dan jelas kekuasaan

Ada tiga jumlah standar yang terkait dengan daya:

■ daya semu S [volt ampere (VS)]. Produk dari tegangan rms dan saat

ini.

■ daya aktif P [watt (W)]. Tingkat rata-rata pengiriman energi.

■ Daya reaktif Q [volt ampere-reaktif] (var)]. Bagian dari jelas daya

yang keluar dari fase, atau dalam quadrature, dengan aktif kekuasaan.

Daya nyata S berlaku untuk kedua sinusoidal dan non sinusoidal kondisi.

Kekuatan nyata dapat ditulis sebagai berikut:

dimana Vrms dan IRMS adalah nilai-nilai rms dari tegangan dan arus.

dalam kondisi sinusoidal baik bentuk gelombang tegangan dan arus

mengandung hanya komponen frekuensi dasar, sehingga nilai-nilai rms

dapat diungkapkan secara sederhana sebagai

dimana V1 dan I1 adalah amplitudo bentuk gelombang tegangan dan

arus, masing-masing. Subskrip "1" menunjukkan jumlah dalam

fundamental frekuensi. Dalam kondisi nonsinusoidal bentuk gelombang

harmonik terdistorsi terdiri dari sinusoid frekuensi harmonik dengan

Page 14: Terjemahan Buku Harmonisa

berbagai amplitudo seperti ditunjukkan pada Gambar. 5.2. Nilai rms dari

bentuk gelombang adalah dihitung sebagai akar kuadrat dari jumlah

kuadrat rms dari setiap individu komponen, yaitu,

dimana Vh dan Ih adalah amplitudo gelombang di komponen harmonik

h. Dalam kondisi sinusoidal, harmonik komponen dari Vh dan Ih adalah

nol sekali, dan hanya V1 dan I1 tetap. Persamaan (5.3) dan (5.4)

menyederhanakan dengan Pers. (5.2).

P daya aktif juga biasa disebut sebagai rata-rata kekuasaan,

kekuasaan yang sesungguhnya, atau kekuatan sejati. Ini merupakan daya

berguna dikeluarkan oleh beban untuk melakukan kerja nyata, yaitu,

untuk mengubah energi listrik untuk lainnya bentuk energi. Kerja nyata

dilakukan oleh bola lampu pijar adalah untuk mengubah energi listrik

menjadi cahaya dan panas. Dalam tenaga listrik, nyata pekerjaan

dilakukan untuk bagian dari arus yang ada di fase dengan tegangan.

Tidak ada pekerjaan nyata akan hasil dari bagian mana arus tidak dalam

fase dengan tegangan. Daya aktif adalah tingkat di mana energi yang

dikeluarkan, hilang, atau dikonsumsi oleh beban dan diukur dalam

Page 15: Terjemahan Buku Harmonisa

satuan watt. P dapat dihitung dengan rata-rata produk dari tegangan

sesaat dan arus, yaitu,

Persamaan (5.5) berlaku untuk kondisi baik sinusoidal sinusoidal dan

non. Untuk kondisi sinusoidal, P memutuskan untuk bentuk akrab,

dimana 1 adalah sudut fase antara tegangan dan arus di dasar frekuensi.

Persamaan (5.6) menunjukkan bahwa rata-rata aktif kekuasaan adalah

satu-satunya fungsi dari kuantitas frekuensi dasar. di kasus

nonsinusoidal, perhitungan daya aktif harus termasuk kontribusi dari

semua komponen harmonik, dengan demikian itu adalah jumlah yang

daya aktif pada setiap harmonis. Selanjutnya, karena tegangan distorsi

umumnya sangat rendah pada sistem tenaga (kurang dari 5 persen),

Persamaan. (5,6) adalah pendekatan yang baik terlepas dari bagaimana

terdistorsi arus adalah. Pendekatan ini tidak dapat diterapkan ketika

menghitung daya nyata dan reaktif. Kedua jumlah sangat dipengaruhi

oleh distorsi. Daya nyata S adalah ukuran dari potensi dampak beban

pada kemampuan termal dari sistem. itu sebanding dengan rms dari arus

terdistorsi, dan perhitungan yang sangat mudah, meskipun sedikit lebih

rumit daripada sinusoidal kasus. Juga, probe saat ini banyak sekarang

Page 16: Terjemahan Buku Harmonisa

dapat langsung melaporkan benar nilai rms bentuk gelombang

terdistorsi.

Daya reaktif adalah jenis kekuasaan yang tidak melakukan kerja nyata

dan umumnya terkait dengan unsur reaktif (induktor dan kapasitor).

Sebagai contoh, induktansi beban seperti motor menyebabkan beban saat

ini untuk tertinggal di belakang tegangan. Daya muncul di seluruh

induktansi sloshes bolak-balik antara induktansi sendiri dan sumber daya

sistem, menghasilkan tidak ada pekerjaan bersih. Untuk alasan ini

disebut daya imajiner atau reaktif karena tidak ada daya yang hilang atau

dikeluarkan. Hal ini dinyatakan dalam satuan vars. Dalam kasus

sinusoidal, yang reaktif listrik hanya didefinisikan sebagai

yang merupakan bagian dari kekuasaan di kuadratur dengan daya aktif

ditunjukkan pada Pers. (5,6). Gambar 5.4 meringkas hubungan antara P,

Q, dan S dalam kondisi sinusoidal.

Ada beberapa ketidaksepakatan di antara analis harmonik tentang

cara menentukan Q dengan adanya distorsi harmonik. Jika bukan untuk

fakta bahwa banyak utilitas ukuran Q dan menghitung penagihan

permintaan dari faktor daya dihitung oleh Q, mungkin menjadi titik

diperdebatkan. Hal ini lebih penting untuk menentukan P dan S; P

mendefinisikan berapa besar daya aktif adalah yang dikonsumsi,

Page 17: Terjemahan Buku Harmonisa

sedangkan S mendefinisikan kapasitas sistem kekuasaan yang

dibutuhkan untuk memberikan P. Q adalah tidak benar-benar sangat

berguna dengan sendirinya. Namun, Q1, komponen listrik tradisional

reaktif pada frekuensi dasar, dapat digunakan untuk kapasitor shunt

ukuran.

Daya reaktif ketika distorsi hadir telah lain yang menarik

keganjilan. Bahkan, mungkin tidak sesuai untuk menyebutnya reaktif

kekuasaan. Konsep aliran var dalam sistem daya tertanam dalam benak

insinyur listrik paling. Apa yang banyak orang tidak menyadari adalah

bahwa konsep ini hanya berlaku dalam kondisi mapan sinusoidal.

Gambar 5.4 Hubungan antara P, Q, dan S dalam kondisi sinusoidal.

Ketika distorsi hadir, komponen S yang tersisa setelah P diambil tidak

dilestarikan-yang, tidak jumlah ke nol pada sebuah node. kekuasaan

jumlah yang dianggap mengalir di sekitar sistem dalam cara konservatif.

Page 18: Terjemahan Buku Harmonisa

Ini tidak berarti P yang tidak kekal atau saat ini yang tidak

dilestarikan karena konservasi energi dan yang saat ini Kirchoff hukum

masih berlaku untuk gelombang apapun. Para reaktif komponen

sebenarnya jumlah dalam quadrature (akar kuadrat dari jumlah kuadrat).

Hal ini telah mendorong beberapa analis mengusulkan bahwa Q

digunakan untuk menunjukkan komponen reaktif yang dilestarikan dan

memperkenalkan sejumlah baru untuk komponen yang tidak. Banyak

panggilan ini kuantitas D, untuk distorsi kekuasaan atau, cukup,

voltampere distorsi. Memiliki unit voltampere, tetapi mungkin tidak

ketat sesuai untuk merujuk ke kuantitas sebagai kekuatan, karena tidak

mengalir melalui sistem sebagai daya diasumsikan lakukan. Dalam

konsep ini, Q terdiri dari jumlah dari tradisional daya reaktif pada nilai-

nilai masing-masing frekuensi. D mewakili semua lintas produk dari

tegangan dan arus pada frekuensi yang berbeda, yang tidak

menghasilkan daya rata-rata. P, Q, D, dan S terkait sebagai berikut,

dengan menggunakan definisi untuk S dan P sebelumnya diberikan

dalam Pers. (5.1) dan (5,5) sebagai titik awal:

Oleh karena itu, D dapat ditentukan setelah S, P, dan Q dengan

Page 19: Terjemahan Buku Harmonisa

Beberapa memilih untuk menggunakan grafik vektor tiga dimensi untuk

menunjukkan hubungan komponen seperti ditunjukkan pada Gambar.

5.5. P dan Q kontribusi yang sinusoidal komponen tradisional untuk S,

sementara D merupakan kontribusi tambahan untuk kekuatan nyata oleh

harmonisa.

5.4.2 Faktor daya: Perpindahan dan Benar

Faktor daya (PF) adalah rasio daya yang berguna untuk melakukan kerja

nyata (aktif daya) untuk menyalakan dipasok oleh utilitas (daya semu),

yaitu

Dengan kata lain, rasio faktor daya mengukur persentase daya

dikeluarkan untuk digunakan. Faktor daya berkisar dari nol sampai

persatuan. Sebuah memuat dengan faktor daya 0,9 lagging menandakan

bahwa beban secara efektif dapat mengeluarkan 90 persen dari daya

semu yang disediakan (voltampere) dan mengkonversi untuk melakukan

pekerjaan yang berguna (watt). Yang tertinggal menandakan bahwa

jangka mendasar saat ini tertinggal di belakang tegangan mendasar

dengan 25,84 °.

Dalam kasus sinusoidal hanya ada satu sudut fase antara tegangan

dan saat ini (karena hanya frekuensi dasar hadir; faktor daya dapat

Page 20: Terjemahan Buku Harmonisa

dihitung sebagai kosinus dari sudut fase dan sering disebut sebagai

faktor daya perpindahan:

Dalam kasus nonsinusoidal faktor daya tidak dapat didefinisikan sebagai

kosinus dari sudut fase seperti dalam Pers. (5.11). Faktor daya yang

memperhitungkan menjelaskan kontribusi dari semua daya aktif,

termasuk baik fundamental dan frekuensi harmonik, dikenal sebagai

faktor daya benar. itu faktor daya yang benar adalah hanya rasio daya

aktif total untuk semua frekuensi dengan daya jelas disampaikan oleh

utilitas seperti yang ditunjukkan pada Pers. (5.10).

Instrumen kualitas daya pemantauan sekarang umum melaporkan

baik perpindahan dan faktor kekuatan sejati.

Gambar 5.5 Hubungan komponen dari kekuatan yang jelas

Banyak perangkat seperti saklar pasokan listrik mode dan

disesuaikan kecepatan PWM drive memiliki sebuah nearunity

Page 21: Terjemahan Buku Harmonisa

perpindahan faktor daya, tetapi faktor kekuatan sejati mungkin 0,5

menjadi 0,6. Sebuah kapasitor ac-sisi akan berbuat banyak untuk

memperbaiki faktor daya benar dalam hal ini karena Q1 adalah nol.

Bahkan, jika itu menghasilkan resonansi, yang distorsi dapat meningkat,

menyebabkan faktor daya untuk menurunkan. kebenaran faktor daya

menunjukkan seberapa besar sistem pengiriman daya harus dibangun

untuk memasok beban yang diberikan. Dalam contoh ini, dengan hanya

menggunakan perpindahan faktor daya akan memberikan rasa aman

palsu bahwa semuanya baik-baik.

Intinya adalah bahwa distorsi menghasilkan komponen saat ini

tambahan mengalir dalam sistem yang tidak menghasilkan apapun

kecuali energi bersih bahwa mereka menyebabkan kerugian dalam

elemen-elemen daya sistem mereka melewatinya. Hal ini memerlukan

sistem yang akan dibangun untuk kapasitas sedikit lebih besar untuk

memberikan daya ke beban daripada jika tidak ada distorsi yang hadir.

5.4.3 Urutan Fasa Harmonik

Insinyur listrik secara tradisional digunakan untuk komponen

simetris membantu menggambarkan tiga fase perilaku sistem. Sistem

tiga fase adalah berubah menjadi tiga fase tunggal sistem yang lebih

sederhana untuk menganalisis. Metode komponen simetris dapat

digunakan untuk analisis respon sistem untuk arus harmonik

Page 22: Terjemahan Buku Harmonisa

menyediakan perawatan adalah diambil untuk tidak melanggar asumsi

dasar metode ini.

Metode ini memungkinkan setiap himpunan tidak seimbang arus

fase (atau tegangan) untuk diubah menjadi tiga set seimbang. Urutan

positif- set berisi tiga sinusoid mengungsi ° 120A satu sama lain, dengan

biasa ABC rotasi fase (misalnya, sebesar 0 °, 120A °, 120A °). Para

sinusoid dari set negatif-urutan juga mengungsi ° 120A, tetapi memiliki

berlawanan fase rotasi (ACB, misalnya, sebesar 0 °, 120A °, 120A °).

Para sinusoid dari nol urutan dalam fase satu sama lain (misalnya,

sebesar 0 °, sebesar 0 °, sebesar 0 °).

Dalam sebuah sistem yang seimbang sempurna tiga fase, fase

harmonik urutan dapat ditentukan dengan mengalikan jumlah jam yang

harmonis dengan positif-urutan normal fase rotasi. Misalnya, untuk yang

kedua harmonik, h 2, kita dapatkan 2 (0, 120A °, 120A °) atau (sebesar 0

°, 120A °, 120A °), yang adalah urutan negatif. Untuk harmonik ketiga,

jam 3, kita mendapatkan 3 (sebesar 0 °,  120A °, 120A °) atau (sebesar 0

°, sebesar 0 °, sebesar 0 °), yang merupakan urutan nol. tahap urutan

untuk semua perintah harmonik lain dapat ditentukan dengan cara yang

sama. Karena bentuk gelombang yang terdistorsi dalam sistem tenaga

hanya berisi aneh-harmonik komponen (lihat Sec. 5,1), hanya rotasi fase

urutan aneh-harmonik dirangkum di sini:

- Harmonisa orde h 1, 7, 13,…….| adalah urutan umumnya positif.

Page 23: Terjemahan Buku Harmonisa

- Harmonisa ketertiban, h 5 11, 17,……..| umumnya urutan negatif.

- Triple (h 3, 9, 15,……. |) adalah urutan umumnya nol.

Dampak harmonisa urutan pada komponen sistem tenaga berbagai yang

rinci dalam Sec. 5.10.

5.4.4 Triple Harmonic

Seperti disebutkan sebelumnya, harmonik triplen adalah kelipatan

ganjil harmonik ketiga (h 3, 9, 15, 21, â € |). Mereka membutuhkan

pertimbangan khusus karena respon sistem sering jauh berbeda untuk

triplens daripada untuk sisa harmonisa. Triplens menjadi penting

masalah bagi ground-Wye sistem dengan arus yang mengalir pada

netral. Dua masalah khas overloading netral dan telepon gangguan. Satu

juga mendengar kadang-kadang perangkat yang misoperate karena

tegangan saluran ke netral tersebut sangat terdistorsi oleh triplen yang

tegangan harmonik penurunan konduktor netral.

Untuk sistem dengan seimbang sempurna beban fase tunggal

digambarkan pada Gambar. 5.6, asumsi yang dibuat bahwa fundamental

dan harmonik ketiga komponen yang hadir. Menjumlahkan arus pada

node N, komponen arus fundamental dalam netral sama dengan nol,

tetapi ketiga komponen harmonik 3 kali orang-orang dari arus fasa

karena mereka secara alami bertepatan pada fase dan waktu.

Page 24: Terjemahan Buku Harmonisa

Koneksi Transformer berliku memiliki dampak signifikan terhadap

aliran arus harmonik triplen dari fase tunggal beban nonlinier. Dua kasus

yang ditunjukkan pada Gambar. 5.7. Dalam Wye-delta trafo (atas), yang

arus harmonik triplen diperlihatkan memasuki sisi Wye. karena mereka

berada dalam fase, mereka menambahkan di netral. Delta berliku

menyediakan ampere-turn keseimbangan sehingga mereka dapat

mengalir, tetapi mereka tetap terjebak dalam delta dan tidak muncul

dalam arus saluran di sisi delta. Ketika arus yang seimbang, arus

harmonik triplen berperilaku persis seperti urutan nol-arus, yang justru

apa yang mereka. Jenis koneksi transformator adalah yang paling umum

digunakan dalam gardu distribusi utilitas dengan delta berliku terhubung

ke transmisi pakan.

Menggunakan ground-Wye gulungan pada kedua sisi (bawah)

transformator memungkinkan triplens seimbang mengalir dari sistem

tegangan rendah untuk sistem tegangan tinggi tanpa hambatan. Mereka

akan hadir dalam proporsi yang sama di kedua sisi. Banyak beban di

Amerika Serikat dilayani di mode ini.

Beberapa implikasi penting dari ini terkait dengan daya analisis

kualitas adalah

1. Transformers, khususnya koneksi netral, rentan terlalu panas

ketika melayani beban fase tunggal pada sisi Wye yang memiliki

tinggi ketiga harmonik konten.

Page 25: Terjemahan Buku Harmonisa

Gambar 5,6 arus netral Tinggi di sirkuit melayani beban fase tunggal

nonlinier.

2. Mengukur arus pada sisi delta trafo tidak akan menunjukkan

triplens dan, karena itu, tidak memberikan gambaran yang

sebenarnya dari pemanasan transformator menjadi sasaran.

3. Aliran arus triplen harmonik dapat terganggu oleh isolasi

transformator yang sesuai koneksi.

Melepaskan sambungan netral dalam satu atau kedua gulungan Wye

blok aliran arus triplen harmonis. Tidak ada tempat untuk ampere-turn

menyeimbangkan. Demikian juga, delta berliku menghalangi aliran dari

baris. satu harus mencatat bahwa berkaki tiga transformator inti

berperilaku seolah-olah mereka memiliki sebuah "hantu" delta tersier

Page 26: Terjemahan Buku Harmonisa

berliku. Oleh karena itu, koneksi Wye-Wye dengan hanya satu titik

netral beralasan masih akan dapat melakukan triplen harmonik dari sisi

itu.

Aturan-aturan tentang aliran arus triplen harmonik pada

transformator hanya berlaku untuk kondisi pembebanan yang seimbang.

Ketika fase tidak seimbang, arus frekuensi harmonik triplen yang normal

mungkin sangat baik muncul di mana mereka tidak diharapkan. Modus

normal untuk harmonisa triplen adalah menjadi urutan nol. Selama

ketidakseimbangan, triplen harmonik mungkin memiliki komponen

urutan positif atau negatif juga.

Salah satu kasus terkenal dari hal ini adalah tungku busur tiga fase.

Tungku ini hampir selalu makan oleh trafo delta-delta terhubung untuk

memblokir aliran arus urutan nol seperti yang ditunjukkan pada Gambar.

5.8. berpikir bahwa harmonik ketiga adalah identik dengan urutan nol,

banyak insinyur yang terkejut menemukan substansial ketiga harmonik

Page 27: Terjemahan Buku Harmonisa

hadir saat ini di besar besaran dalam arus line.

Gambar 5.7 Aliran ketiga harmonik saat ini dalam tiga fase transformer.

Namun, selama krisis memo, tungku secara sering akan beroperasi

dalam modus tidak seimbang dengan hanya dua elektroda pembawa

arus. Besar arus harmonik ketiga dapat kemudian bebas beredar dalam

dua tahap seperti pada sirkuit fase tunggal. Namun, mereka tidak nol-

Page 28: Terjemahan Buku Harmonisa

urutan arus. Ketiga harmonik arus memiliki jumlah yang sama dari

positif dan negatif-urutan arus.

Tapi sejauh ini kebanyakan sistem seimbang, sebagian besar

triplens berperilaku dengan cara yang dijelaskan.

5.5 Harmonic Indeks

Dua yang paling umum digunakan untuk mengukur indeks isi

harmonik dari bentuk gelombang adalah distorsi harmonik total dan total

menuntut distorsi. Keduanya adalah ukuran nilai efektif dari bentuk

gelombang dan dapat diterapkan baik tegangan atau arus.

5.5.1 Distorsi Harmonik Total

THD adalah ukuran nilai efektif dari komponen harmonik dari bentuk

gelombang terdistorsi. Artinya, itu adalah nilai pemanasan potensi dari

harmonik relatif terhadap mendasar. Indeks ini dapat dihitung baik untuk

tegangan atau saat ini:

Page 29: Terjemahan Buku Harmonisa

Gambar 5.8 Arc operasi tungku dalam mode tidak seimbang

memungkinkan harmonik triplen untuk mencapai sistem kekuasaan

meskipun delta terhubung transformator.

dimana Mh adalah nilai rms dari komponen h harmonis dari M.

kuantitas Nilai rms dari bentuk gelombang yang terdistorsi adalah akar

kuadrat dari jumlah dari kuadrat seperti yang ditunjukkan pada Pers.

(5.3) dan (5.4). THD adalah berkaitan dengan nilai rms bentuk

gelombang sebagai berikut:

Page 30: Terjemahan Buku Harmonisa

THD adalah jumlah yang sangat berguna untuk banyak aplikasi, namun

keterbatasan harus diwujudkan. Hal ini dapat memberikan ide yang baik

dari berapa banyak tambahan panas akan direalisasikan ketika tegangan

terdistorsi diterapkan di sebuah resistif load. Demikian juga, dapat

memberikan indikasi kerugian tambahan disebabkan oleh arus yang

mengalir melalui sebuah konduktor. Namun, tidak indikator yang baik

dari stress tegangan dalam sebuah kapasitor karena berhubungan dengan

nilai puncak bentuk gelombang tegangan, bukan pemanasan yang nilai.

Indeks THD ini paling sering digunakan untuk menggambarkan

distorsi harmonik tegangan. Tegangan harmonik hampir selalu

direferensikan ke dasar nilai dari gelombang pada saat sampel. karena

tegangan dasar bervariasi dengan hanya beberapa persen, THD tegangan

hampir selalu nomor bermakna.

Variasi THD selama periode waktu yang berbeda sering mengikuti

pola mewakili kegiatan beban nonlinier dalam sistem. Gambar 5,9

menunjukkan variasi THD tegangan selama periode 1-minggu di mana

pola siklus harian jelas. THD tegangan ditunjukkan pada Gambar. 5.9

diambil di sebuah gardu distribusi 13.2 kV penyediaan perumahan load.

THD tegangan tinggi terjadi pada malam hari dan selama pagi hari jam

karena beban nonlinier yang relatif tinggi dibandingkan dengan jumlah

beban linier selama waktu tersebut. Sebuah periode pengamatan 1-

minggu seringkali diperlukan untuk datang dengan pola THD bermakna

Page 31: Terjemahan Buku Harmonisa

karena merupakan biasanya periode terpendek untuk mendapatkan

perwakilan dan direproduksi pengukuran hasil.

5.5.2 Jumlah Distorsi Permintaan

Tingkat distorsi saat ini dapat ditandai dengan nilai THD, karena

memiliki telah dijelaskan, namun sering bisa menyesatkan. Sebuah arus

yang kecil mungkin memiliki THD tinggi tetapi tidak menjadi ancaman

signifikan ke sistem.

Gambar 5.9 Variasi THD tegangan selama periode 1-minggu.

untuk contoh, banyak disesuaikan kecepatan drive akan menunjukkan

nilai-nilai tinggi THD untuk arus masukan ketika mereka beroperasi

pada beban sangat ringan. ini tidak selalu menjadi perhatian penting

Page 32: Terjemahan Buku Harmonisa

karena besarnya harmonik saat ini rendah, meskipun distorsi saat ini

relatif tinggi.

Beberapa analis telah berusaha untuk menghindari kesulitan ini

dengan mengacu THD ke fundamental dari beban puncak permintaan

saat ini daripada fundamental dari sampel ini. Ini disebut distorsi total

permintaan dan berfungsi sebagai dasar untuk pedoman dalam IEEE

Standard 519-1992, Direkomendasikan Praktek dan Persyaratan

Harmonic Kontrol dalam Sistem Tenaga Listrik. Hal ini didefinisikan

sebagai berikut:

IL adalah puncak, atau maksimum, permintaan arus beban pada dasar

komponen frekuensi yang diukur pada titik kopling umum (PCC). Ada

dua cara untuk mengukur IL. Dengan beban sudah di sistem, dapat

dihitung sebagai rata-rata kebutuhan maksimum saat ini untuk 12 bulan

sebelumnya. Perhitungan hanya dapat dilakukan oleh rata-rata

pembacaan puncak 12-bulan permintaan. Untuk baru fasilitas, IL harus

diestimasi berdasarkan profil beban diprediksi.

5.6 Harmonic Sumber dari Komersial Beban

Page 33: Terjemahan Buku Harmonisa

Komersial fasilitas seperti kompleks kantor, department store, rumah

sakit, dan Internet pusat data didominasi dengan efisiensi tinggi neon

pencahayaan dengan ballast elektronik, disesuaikan kecepatan drive

untuk pemanasan, ventilasi, dan pendingin udara (HVAC) beban, lift

drive, dan peralatan elektronik sensitif yang diberikan oleh satu fase

switch-mode pasokan listrik. Beban komersial ditandai dengan besar

jumlah kecil harmonik yang memproduksi beban. Tergantung pada

keragaman jenis beban yang berbeda, ini arus harmonik kecil mungkin

menambahkan dalam fase atau membatalkan satu sama lain. Tingkat

distorsi tegangan tergantung pada kedua impedansi rangkaian dan

distorsi saat ini secara keseluruhan harmonis. Karena kapasitor faktor

koreksi daya tidak biasanya digunakan dalam fasilitas komersial,

impedansi sirkuit didominasi oleh layanan pintu masuk dan transformer

impedansi konduktor. Oleh karena itu, tegangan distorsi dapat

menyederhanakan diperkirakan dengan mengalikan arus oleh impedansi

disesuaikan frekuensi. Karakteristik khas nonlinier beban komersial

yang rinci dalam bagian berikut.

5.6.1 Sumber tenaga 1 phasa

Elektronik converter beban listrik dengan kapasitas mereka untuk

memproduksi harmonik arus sekarang merupakan kelas yang paling

penting dari nonlinier beban pada sistem tenaga. Kemajuan teknologi

Page 34: Terjemahan Buku Harmonisa

perangkat semikonduktor telah memicu sebuah revolusi dalam

elektronika daya selama dekade terakhir, dan ada setiap indikasi bahwa

kecenderungan ini akan terus berlanjut. peralatan termasuk drive motor

disesuaikan kecepatan, pasokan listrik elektronik, dc bermotor drive,

pengisi baterai, ballast elektronik, dan penyearah lain dan inverter

aplikasi.

Sebuah perhatian utama pada bangunan komersial adalah pasokan

listrik yang untuk fase tunggal peralatan elektronik akan menghasilkan

terlalu banyak saat ini harmonik untuk kabel. Daya DC untuk elektronik

modern dan mikroprosesor peralatan kantor berbasis umumnya berasal

dari satu fase jembatan dioda penyearah gelombang penuh. Persentase

beban yang berisi pasokan listrik elektronik meningkat pada kecepatan

yang dramatis, dengan peningkatan pemanfaatan komputer pribadi di

setiap sektor komersial.

Ada dua jenis umum fase tunggal pasokan listrik. Lama teknologi

menggunakan ac-side metode kontrol tegangan, seperti transformer,

untuk mengurangi tegangan ke tingkat yang dibutuhkan untuk bus dc.

induktansi dari transformator memberikan efek samping yang

menguntungkan dengan merapikan bentuk gelombang arus masukan,

mengurangi konten harmonis. Baru-teknologi switch-mode power

supplies (lihat Gambar. 5.10) menggunakan dc-to-dc konversi teknik

untuk mencapai output dc yang halus dengan kecil, komponen ringan.

Jembatan dioda masukan secara langsung terhubung ke saluran ac,

Page 35: Terjemahan Buku Harmonisa

menghilangkan transformator. Hal ini menghasilkan dc kasar diatur

tegangan pada kapasitor. Arus ini kemudian diubah langsung kembali ke

arus bolak-balik pada frekuensi yang sangat tinggi oleh switcher dan

selanjutnya diperbaiki lagi. Pribadi komputer, printer, mesin fotokopi,

dan kebanyakan peralatan fase tunggal elektronik sekarang hampir

secara universal menggunakan switch-mode power supplies.

Keunggulan utama adalah cahaya berat, ukuran kompak, operasi yang

efisien, dan kurangnya kebutuhan untuk trafo. Switch-mode power

supplies biasanya dapat mentolerir variasi yang besar dalam tegangan

input.

Karena tidak ada induktansi ac-sisi besar, input arus ke catu daya

datang dalam pulsa yang sangat singkat sebagai kapasitor C1

mendapatkan kembali yang biaya pada setiap setengah siklus. Gambar

5.11 menggambarkan bentuk gelombang arus dan spektrum untuk sirkuit

seluruh memasok berbagai elektronik peralatan dengan switch-mode

power supplies.

Karakteristik khas dari switch-mode power supplies yang sangat

tinggi ketiga harmonik konten dalam arus. Sejak ketiga arus harmonisa

Page 36: Terjemahan Buku Harmonisa

Gambar 5.10 Beralih-mode power supply.

komponen aditif dalam netral dari sistem tiga-fasa, aplikasi meningkat

dari switch-mode power supplies menyebabkan kepedulian terhadap

overloading konduktor netral, terutama di gedung-gedung tua di mana

berukuran netral mungkin telah diinstal. Ada juga menjadi perhatian

untuk terlalu panas transformator karena kombinasi konten harmonik

saat ini fluks, liar, dan arus netral yang tinggi.

5.6.2 Fluorescent Pencahayaan

Pencahayaan biasanya menyumbang 40 hingga 60 persen dari

bangunan komersial load. Menurut Energi Bangunan Komersial 1995

Konsumsi studi yang dilakukan oleh Informasi Energi AS Administrasi,

neon pencahayaan digunakan pada 77 persen komersial ruang lantai,

sementara hanya 14 persen dari ruang yang digunakan pijar lighting.1

lampu neon adalah pilihan populer untuk energi tabungan.

Lampu fluorescent adalah lampu debit, sehingga mereka

memerlukan pemberat untuk memberikan tegangan awal yang tinggi

untuk memulai debit untuk listrik arus mengalir antara dua elektroda

dalam tabung neon. Setelah debit didirikan, tegangan menurun karena

arus busur meningkat. Ini pada dasarnya adalah hubungan pendek antara

dua elektroda, dan pemberat harus cepat mengurangi arus ke tingkat

untuk mempertahankan output tertentu lumen. Dengan demikian,

Page 37: Terjemahan Buku Harmonisa

pemberat juga merupakan pembatas arus perangkat dalam aplikasi

pencahayaan.

Ada dua jenis ballast, magnetik dan elektronik. Sebuah standar

ballast magnetik hanya terdiri dari sebuah transformator besi-core

dengan kapasitor terbungkus dalam bahan isolasi. Sebuah ballast

magnetik tunggal dapat mendorong satu atau dua lampu neon, dan

beroperasi di garis dasar frekuensi, yakni, 50 atau 60 Hz. Pemberat besi-

inti magnetik memberikan kontribusi kerugian panas tambahan, yang

membuatnya tidak efisien dibandingkan untuk ballast elektronik.

Ballast elektronik menggunakan catu daya switch-mode-tipe

mengubah tegangan frekuensi fundamental untuk masuk jauh lebih

tinggi frekuensi tegangan biasanya di kisaran 25 sampai 40 kHz. Ini

frekuensi tinggi memiliki dua keuntungan. Pertama, induktor kecil

adalah cukup untuk membatasi

Gambar 5.11 SMP spektrum saat ini dan harmonis.

Page 38: Terjemahan Buku Harmonisa

busur saat ini. Kedua, menghilangkan frekuensi tinggi atau sangat

mengurangi 100 - atau 120-Hz flicker terkait dengan besi-inti magnetik

pemberat. Sebuah ballast elektronik tunggal biasanya dapat melaju

hingga empat lampu neon.

Ballast magnetik standar biasanya sumber agak jinak tambahan

harmonik sendiri sejak distorsi harmonik utama berasal dari perilaku

busur. Gambar 5.12 menunjukkan neon diukur arus lampu dan harmonis

spektrum. THD arus adalah sedang 15 persen. Sebagai perbandingan,

ballast elektronik, yang menggunakan switch-mode power supplies,

dapat menghasilkan dua atau tiga standar keluaran ballast magnetik

harmonis. Gambar 5.13 menunjukkan neon lampu dengan ballast

elektronik yang memiliki THD arus dari 144.

Ballast elektronik lainnya telah dirancang khusus untuk

meminimalkan harmonik dan benar-benar dapat menghasilkan distorsi

harmonik kurang dari biasa magnetik ballast lampu kombinasi. Ballast

elektronik biasanya menghasilkan THDs saat ini di kisaran antara 10 dan

32 persen. Sebuah THD arus lebih besar dari 32 persen dianggap

berlebihan menurut ANSI C82.11-1993, High-Frekuensi Ballast Lampu

Fluorescent. Kebanyakan ballast elektronik dilengkapi dengan filter

pasif untuk mengurangi distorsi input harmonik saat ini untuk kurang

dari 20 persen.

Page 39: Terjemahan Buku Harmonisa

Gambar 5.12 lampu Fluorescent dengan (a) bentuk gelombang ballast

magnetik saat ini dan (b) spektrum harmonik nya.

Karena lampu neon merupakan sumber signifikan dari harmonisa

pada komersial bangunan, mereka biasanya didistribusikan di antara

fase-fase dalam hampir seimbang cara. Dengan transformator pasokan

delta-terhubung, ini mengurangi jumlah arus harmonik triplen mengalir

ke daya sistem pasokan. Namun, perlu dicatat bahwa umum Wye-Wye

pasokan transformer tidak akan menghambat aliran harmonik triplen

terlepas dari seberapa baik seimbang fase ini.

Page 40: Terjemahan Buku Harmonisa

5.6.3 Adjustable Kecepatan Drive Untuk HVAC dan Lift

Umum aplikasi disesuaikan kecepatan drive (ASDs) di komersial

beban dapat ditemukan di motor lift dan di pompa dan fans di HVAC

sistem. ASD terdiri dari sebuah konverter daya elektronik yang

mengubah ac tegangan dan frekuensi menjadi tegangan variabel dan

frekuensi. itu tegangan dan frekuensi variabel memungkinkan ASD

untuk mengontrol kecepatan motor agar sesuai dengan kebutuhan

aplikasi seperti memperlambat pompa atau kipas. ASDS juga

menemukan banyak aplikasi di banyak industri.

Page 41: Terjemahan Buku Harmonisa

Gambar 5.13 lampu Fluorescent dengan (a) bentuk gelombang ballast

elektronik saat ini dan (b) spektrum harmonik nya.

5.7 Harmonic Sumber Dari Industri Beban

Fasilitas industri modern ditandai dengan aplikasi luas beban

nonlinier. Beban ini dapat membuat sebagian besar dari beban jumlah

fasilitas dan menyuntikkan arus harmonik ke kekuasaan sistem,

menyebabkan distorsi harmonik di tegangan. ini harmonik masalah ini

diperparah oleh kenyataan bahwa beban nonlinier memiliki relatif

rendah faktor daya. Fasilitas industri sering memanfaatkan kapasitor

bank untuk memperbaiki faktor daya untuk menghindari biaya penalti.

aplikasi kapasitor faktor daya koreksi berpotensi memperbesar arus

harmonik dari beban nonlinier, sehingga menimbulkan resonansi kondisi

di dalam fasilitas. Distorsi tegangan tingkat tertinggi biasanya terjadi

pada tegangan rendah bus fasilitas dimana kapasitor diterapkan. Kondisi

resonansi menyebabkan motor dan terlalu panas transformator, dan

misoperation peralatan elektronik yang sensitif. Beban industri nonlinier

secara umum dapat dikelompokkan menjadi tiga kategori: tiga fase

konverter daya, perangkat lengkung, dan saturable perangkat. Bagian

5.7.1 ke 5.7.3 detail karakteristik beban industri.

5.7.1 Tiga-phase Power Converter

Page 42: Terjemahan Buku Harmonisa

Tiga fase konverter daya elektronik berbeda dari satu fase konverter

terutama karena mereka tidak menghasilkan ketiga harmonik arus. Ini adalah

keuntungan besar karena arus harmonik ketiga adalah terbesar komponen

harmonisa. Namun, mereka masih dapat signifikan sumber harmonisa pada

frekuensi karakteristik mereka, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 5,14. Ini

adalah jenis sumber khas saat ini dapat diatur kecepatan mengemudi. Spektrum

harmonik diberikan pada Gambar. 5,14 juga akan khas suatu arus drive motor dc

masukan. Tegangan inverter drive sumber (misalnya sebagai PWM-jenis drive)

dapat memiliki tingkat distorsi yang lebih tinggi seperti yang ditunjukkan pada

Gambar. 5,15.

Gambar 5.14 Spektrum Lancar dan Harmonis Untuk CSI-Jenis ASD.

Page 43: Terjemahan Buku Harmonisa

Gambar 5.15 Spektrum Lancar dan Harmonis Untuk PWM Tipe ASD.

Masukan ke drive PWM yang umumnya dirancang seperti fase tiga

versi catu daya switch-mode di komputer. rectifier feed langsung dari

bus ac ke kapasitor besar pada bus dc. dengan induktansi disengaja

sedikit, kapasitor dibebankan dalam yang sangat singkat pulsa,

menciptakan "telinga kelinci" khas bentuk gelombang ac-side saat ini

dengan distorsi yang sangat tinggi. Sedangkan switch-mode power

supplies yang umumnya untuk beban yang sangat kecil, drive PWM

sekarang sedang diterapkan untuk beban hingga 500 tenaga kuda (hp).

Ini adalah penyebab dibenarkan untuk perhatian dari insinyur listrik.

DC drive. Rektifikasi adalah langkah hanya diperlukan untuk drive

dc. Oleh karena itu, mereka memiliki keuntungan dari sistem kontrol

yang relatif sederhana. Dibandingkan dengan sistem ac drive, dc drive

Page 44: Terjemahan Buku Harmonisa

menawarkan lebih luas kecepatan jangkauan dan torsi awal yang lebih

tinggi. Namun, pembelian dan pemeliharaan biaya untuk motor dc

adalah tinggi, sedangkan biaya tenaga elektronik perangkat telah

menjatuhkan tahun ke tahun. Dengan demikian, ekonomi pertimbangan

membatasi penggunaan drive dc ke aplikasi yang membutuhkan

kecepatan dan karakteristik torsi motor dc.

Drive dc kebanyakan menggunakan penyearah enam pulsa

ditunjukkan pada Gambar. 5,16. besar drive dapat menggunakan

penyearah 12-pulsa. Hal ini akan mengurangi arus thyristor tugas dan

mengurangi beberapa harmonik ac yang lebih besar saat ini. kedua arus

harmonik terbesar untuk hard enam-pulsa adalah kelima dan ketujuh.

Mereka juga yang paling sulit dalam hal respon sistem. Sebuah

penyearah 12-pulsa dalam aplikasi ini dapat diharapkan untuk

menghilangkan sekitar 90 persen dari harmonik kelima dan ketujuh,

tergantung pada sistem ketidakseimbangan. Kelemahan dari drive 12-

pulsa yang ada adalah biaya yang lebih dalam elektronik dan

transformator lain umumnya diperlukan.

Page 45: Terjemahan Buku Harmonisa

Gambar 5.16 Enam-Pulsa DC ASD.

AC drive. Dalam drive ac, output penyearah terbalik untuk

menghasilkan variabel-frekuensi ac tegangan untuk motor. Inverter

diklasifikasikan sebagai sumber tegangan inverter (VSIs) atau inverter

sumber arus (CSI). Sebuah VSI membutuhkan dc konstan (yaitu, rendah

riak) masukan tegangan untuk inverter panggung. Hal ini dicapai dengan

kapasitor atau filter LC di link dc. itu CSI memerlukan masukan arus

konstan, maka, induktor seri ditempatkan di link dc.

AC drive umumnya menggunakan motor induksi sangkar tupai

standar. Motor ini adalah kasar, relatif rendah dalam biaya, dan

memerlukan sedikit pemeliharaan. Motor sinkron yang digunakan di

mana kontrol kecepatan yang tepat sangat penting.

Sebuah konfigurasi ac hard populer menggunakan VSI

menggunakan teknik PWM untuk mensintesis suatu bentuk gelombang

ac sebagai kereta variabel-lebar dc pulsa (lihat Gambar. 5.17). Inverter

menggunakan baik SCRs, belokan gerbang (GTO) thyristor, atau

transistor daya untuk tujuan ini. Saat ini, VSI PWM drive menawarkan

efisiensi energi terbaik untuk aplikasi lebih dari satu berbagai kecepatan

untuk drive sampai melalui setidaknya 500 hp. keuntungan lain drive

PWM adalah, tidak seperti jenis lain drive, tidak perlu bervariasi

tegangan keluaran penyearah untuk mengontrol kecepatan motor. ini

Page 46: Terjemahan Buku Harmonisa

memungkinkan thyristor rectifier diganti dengan dioda, dan thyristor

kontrol sirkuit untuk dihilangkan.

Gambar 5.17 PWM ASD.

Drive daya yang sangat tinggi menggunakan SCRs dan inverter.

Ini mungkin 6 - pulsa, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 5,18, atau

seperti drive dc besar, 12-pulsa. VSI drive (Gambar 5.18a) terbatas pada

aplikasi yang tidak memerlukan cepat perubahan kecepatan. Drive CSI

(Gambar 5.18b) memiliki akselerasi yang baik / perlambatan

karakteristik tetapi membutuhkan motor dengan faktor daya terkemuka

(sinkron atau induksi dengan kapasitor) atau ditambahkan sirkuit kontrol

untuk commutate thyristor inverter. Dalam kedua kasus, drive CSI harus

dirancang untuk digunakan dengan motor tertentu. Thyristor dalam

sumber arus inverter harus dilindungi terhadap lonjakan tegangan

induktif, yang meningkatkan biaya jenis drive.

Page 47: Terjemahan Buku Harmonisa

Gambar 5.18 Besar AC ASDs. Dasar-Dasar Harmonik

Gambar 5.19 Pengaruh PWM ASD Kecepatan PadaH Arus Bolak Balik.

Dampak dari kondisi operasi. Distorsi harmonisa arus di disesuaikan

kecepatan drive tidak konstan. Gelombang perubahan signifikan untuk

kecepatan yang berbeda dan nilai-nilai torsi.

Page 48: Terjemahan Buku Harmonisa

Gambar 5.19 menunjukkan kondisi operasi dua untuk

adjustablespeed PWM mengemudi. Sementara gelombang pada 42

persen kecepatan jauh lebih terdistorsi proporsional, drive menyuntikkan

besarnya jauh lebih tinggi harmonik arus pada kecepatan dinilai.

Diagram batang menunjukkan jumlah saat disuntikkan. Ini akan menjadi

faktor desain membatasi, bukan yang tertinggi THD. Insinyur harus

berhati-hati untuk memahami dasar data dan pengukuran mengenai drive

ini sebelum membuat keputusan desain.

5.7.2 MJA Perangkat

Kategori ini meliputi tanur busur, tukang las busur, dan debit-jenis

pencahayaan (neon, uap natrium, air raksa uap) dengan magnet (bukan elektronik)

ballast. Seperti ditunjukkan pada Gambar. 5,20, busur pada dasarnya penjepit

tegangan secara seri dengan reaktansi yang membatasi saat ini ke wajar nilai.

Gambar 5.20 Rangkaian Setara Untuk Perangkat Lengkung.

Tegangan-arus karakteristik busur listrik adalah nonlinier. Setelah penyalaan

busur, tegangan menurun sebagai busur saat ini meningkat, hanya dibatasi oleh

impedansi dari sistem kekuasaan. ini memberikan busur penampilan memiliki

Page 49: Terjemahan Buku Harmonisa

resistensi negatif untuk porsi siklus operasi seperti dalam aplikasi pencahayaan

neon.

Dalam aplikasi tungku busur listrik, impedansi membatasi terutama kabel

tungku dan lead dengan beberapa kontribusi dari daya sistem dan transformator

tungku. Arus lebih dari 60.000 A yang umum.

Busur listrik sendiri sebenarnya terbaik diwakili sebagai sumber tegangan

harmonisa. Jika probe itu harus ditempatkan langsung di busur, satu akan

mengamati bentuk gelombang agak trapesium. Besarnya sebagian besar

merupakan fungsi dari panjang busur. Namun, impedansi dari ballast atau tungku

mengarah bertindak sebagai buffer sehingga tegangan suplai hanya cukup

terdistorsi. Beban lengkung sehingga tampaknya menjadi harmonik relatif stabil

sumber arus, yang memadai untuk kebanyakan analisis. pengecualian terjadi ketika

sistem sudah dekat resonansi dan setara Thevenin model menggunakan bentuk

gelombang tegangan busur memberikan jawaban yang lebih realistis.

Isi harmonik dari beban tanur busur dan perangkat lainnya mirip dengan

yang ada pada ballast magnetik ditunjukkan pada Gambar. 5,12. Threephase

perangkat lengkung dapat diatur untuk membatalkan harmonisa triplen melalui

sambungan transformator. Namun, pembatalan ini mungkin tidak bekerja dalam

tiga fase arc furnace karena tidak seimbang sering operasi selama fase leleh.

Selama tahap pemurnian ketika busur lebih konstan, pembatalan lebih baik.

5.7.3 Saturable Perangkat

Peralatan dalam kategori ini termasuk elektromagnetik transformer dan

lainnya perangkat dengan inti baja, termasuk motor. harmonisa adalah dihasilkan

karena karakteristik nonlinier magnetizing baja (lihat Gambar 5.21.).

Transformator daya dirancang untuk beroperasi biasanya tepat di bawah "Lutut"

Page 50: Terjemahan Buku Harmonisa

titik karakteristik saturasi magnetizing. operasi kerapatan fluks transformator

dipilih berdasarkan rumit optimalisasi biaya baja, tanpa beban kerugian,

kebisingan, dan lainnya banyak faktor. Banyak utilitas listrik akan menghukum

vendor transformator dengan berbagai jumlah untuk tanpa beban dan kerugian

beban, dan vendor akan mencoba untuk memenuhi spesifikasi dengan

transformator yang memiliki terendah dievaluasi biaya. Hukuman biaya tinggi

pada tanpa beban kerugian atau kebisingan umumnya akan menghasilkan baja

lebih di inti dan kurva saturasi yang lebih tinggi yang menghasilkan arus harmonik

yang lebih rendah.

Gambar 5.21 Transformator karakteristik magnetizing.

Meskipun saat ini transformator menarik kaya harmonik pada yang normal

tegangan operasi (lihat Gambar. 5.22), biasanya kurang dari 1 persen dari arus

beban dinilai penuh. Transformers yang tidak banyak perhatian sebagai elektronik

dan perangkat konverter daya busur api yang dapat menghasilkan harmonik arus

dari 20 persen dari penilaian mereka, atau lebih tinggi. Namun, mereka efek akan

terlihat, terutama pada sistem distribusi listrik, yang memiliki ratusan transformer.

Adalah umum untuk melihat signifikan peningkatan arus harmonik triplen selama

pagi hari jam saat beban rendah dan naik tegangan. Transformer menarik saat ini

Page 51: Terjemahan Buku Harmonisa

lebih terlihat kemudian karena ada beban cukup untuk mengaburkan dan tegangan

meningkat menyebabkan lebih banyak arus yang dihasilkan. Tegangan distorsi

harmonik dari overexcitation transformator umumnya hanya terlihat dalam kondisi

beban ringan.

Beberapa transformator sengaja beroperasi di jenuh wilayah. Salah satu

contoh adalah transformator triplen digunakan untuk menghasilkan 180 Hz untuk

tungku induksi.

Motor juga menunjukkan beberapa distorsi dalam arus ketika girang,

meskipun umumnya kecil konsekuensinya. Namun demikian, beberapa pecahan

tenaga kuda, satu fase motor yang memiliki hampir segitiga gelombang dengan

signifikan ketiga harmonik arus.

Gelombang ditunjukkan pada Gambar. 5,22 adalah untuk single-fase atau

Wye-grounded tiga fase transformer. Saat ini jelas berisi besar jumlah harmonik

ketiga. Delta koneksi dan ungrounded-Wye koneksi mencegah aliran nol-urutan

harmonik, yang triplens cenderung. Dengan demikian, saat ini garis akan berlaku

ini kecuali harmonik ada ketidakseimbangan dalam sistem.

5.8 Harmonic Sumber Locating

Page 52: Terjemahan Buku Harmonisa