Harmonisa

Gelombang fundamenal dengan gelombang harmonisanya

Harmonisa adalah distorsi periodik dari gelombang sinus tegangan, arus atau daya dengan bentuk gelombang yang frekuensinya merupakan kelipatan diluar bilangan satu terhadap frekuensi fundamental (frekuensi 50 Hz atau 60 Hz). Nilai frekuensi dari gelombang harmonisa yang terbentuk merupakan hasil kali antara frekuensi fundamental dengan bilangan harmonisanya (f, 2f, 3f, dst). Bentuk gelombang yang terdistorsi merupakan penjumlahan dari gelombang fundamental dan gelombang harmonisa (h1, h2, dan seterusnya) pada frekuensi kelipatannya. Semakin banyak gelombang harmonisa yang diikutsertakan pada gelombang fundamentalnya, maka gelombang akan semakin mendekati gelombang persegi atau gelombang akan berbentuk non sinusoidal.

Beban

Beban linier

Beban linier adalah beban yang memberikan bentuk gelombang keluaran yang linier artinya arus yang mengalir sebanding dengan impedensi dan perubahan tegangan. Beban linier ini tidak memberikan dampak yang buruk pada perubahan gelombang arus maupun tegangan. Resistor (R) merupakan beban linier tersebut.

Beban non-linier

Beban non linier adalah bentuk gelombang keluarannya tidak sebanding dengan tegangan dalam setiap setengan siklus sehingga bentuk gelombang arus maupun tegangan keluarannya tidak sama dengan gelombang masukannya (mengalami distorsi). Gangguan yang terjadi akibat distorsi gelombang arus dan tegangan disebut dengan harmonik. Contoh dari beban-beban non-linear ini seperti:

• Tungku api busur (pengecoran logam)
• Las
• Inti magnet pada trafo dan mesin-mesin berputar
• Mesin-mesin sinkron
• Adjustable speed drives
• Solid state switch
• High voltage DC transmisi
• Photovoltaik invertors

Total Harmonic Distortion

Animasi penjumlahan gelombang harmonisa

Total Harmonic Distortion (THD) merupakan nilai prosentase antara total komponen harmonisa dengan komponen fundamentalnya. Semakin besar prosentase THD ini menyebabkan semakin besarnya resiko kerusakan peralatan akibat harmonisa yang terjadi pada arus maupun tegangan. Nilai THD yang diijinkan secara internasional maksimal berkisar 5% dari tegangan atau arus frekuensi fundamentalnya.

Untuk mencari nilai THD dari tegangan dapat digunakan persamaan:

Sedangkan untuk mencari nilai THD dari arus dapat digunakan persamaan:

Monitoring

Alat yang bisa digunakan untuk memantau gelombang harmonisa antara lain Osiloskop dan Spektrum analyzer. Oscilloscope memantau adanya arus maupun tegangan harmonisa secara menyamping, sedangkan spektrum analyzer memantau arus maupun tegangan harmonisa dari depan sehingga gelombang dengan frekuensi yang lebih tinggi dari gelombang fundamental bisa dipantau.

Penyebab

Penyebab terjadinya gelombang harmonisa ini adalah penggunaan beban-beban non linier pada sistem tenaga yang menimbulkan distorsi pada bentuk gelombang sinus. Beban non-linier ini dimodelkan sebagai sumber arus yang menginjeksikan arus harmonisa ke dalam sistem tenaga. Gambar di bawah inimerupakan bentuk gelombang yang terdistorsi akibat penggunaan beban-beban non-linier.

Semakin banyak peralatan elektronika yang digunakan seperti: tv, komputer, dan alat penghemat daya akan semakin menambah harmonisa pada arus listrik, sehingga THD yang dihasilkan akan semakin besar.

Akibat

Akibat yang ditimbulkan pada peralatan jika terdapat arus atau tegangan harmonisa antara lain:

• Rusaknya peralatan listrik
• Terbakarnya kabel / konduktor penghantar
• Pada transformator daya menurun, bertambahnya losses
• Pada motor listrik terjadi overheat
• Pada alat ukur kWH meter elektromekanis terjadi kesalahan pengukuran
• Kegagalan fungsi relay

Penanganan

circuit diagram LC

Cara yang dapat ditempuh agar arus atau tegangan harmonisa dapat diminimalisir antara lain dengan pemasangan:

• Filter pasif L
• Filter pasif C
• Filter pasif LC (Low Pass Filter)

Pranala luar

• Beban linier dan non-linier