درسالیان پیش، بدلیل وجود مصرف كننده هاي خطي متعادل، هارمونيك ها در صنايع چندان رايج نبودند. مانند : موتورهاي القايي سه فاز،گرم كنندها و روشن كننده ها و … که شکل موج جریان خروجی همانورودی سینوسی است. لذا طول عمر سیستم نیز بالاتر بود؛ اما با پیشرفت الکترونیک صنعتی، بارهای غیر خطی بوجود آمد. که باعث می شود شکل موج جریان خروجی غیر سینوسی شود. از جمله عوامل بوجود آورده بار غیر خطی درايوهاي AC / DC ، Soft Starters ، يكسوسازها و … مي باشند.
طبق بسط سري فوريه که ميتوان هر تابع متناوب را برحسب مجموع چند موج سينوسي با فرکانس هاي متفاوت نوشت میتوان شکل موج غير سينوسي حاصل را به مولفه هاي سينوسي با فرکانسهای مختلف تجزيه کرد که در صورت جمع اين موج هاي سينوسي، شکل موج اصلي حاصل مي‌شود.
از ميان شکل موج هاي سينوسي آن موجي که با شکل موج اصلي هم فرکانس است، هامونيک اول، اگر فرکانسش دو برابر باشد هارمونيک دوم. اگر n برابر باشد هارمونيک nام نامیده میشود.
بطور مثال در شکل زیر تاثیر هارمونیک سوم بر روی سیگنال اصلی را نشان میدهد:
زمانی كه هر دو نيم سيكل مثبت و منفي يك موج، شبيه يكديگر باشند، سري فوريه فقط شامل هارمونيك هاي فرد است. درحقيقت وجود هارمونيك هاي زوج غالبا نشان دهنده وجود مشکل در سيستم است.وجود بارهاي غير خطي مانند ادوات الکترونيک قدرت، رایانه ها، لامپ هاي کم مصرف، کوره هاي قوس الکتريکي ايجاد هارمونيک مي‌کنند.
هارمونيك هاي ولتاژ و جريان تاثيرات متفاوتي بر تجهيزات الكتريكي دارند. ولي عموما بيشتر تجهيزات الكتريكي مانند موتورها، خازن ها به هارمونيكهاي ولتاژ بسيار حساس اند. به طور کلی هارمونيك هاي جريان موجب تداخل مغناطيسي (Magnetic Interfrence) و همچنين موجب افزايش اتلاف در شبكه ها مي شوند.
هارمونيك ها در سيستم قدرت
نقش خازن ها به عنوانالمان هاي الكتريكي و الكترونيكي كارآمد در صنايع مربوط به توليد و انتقال و توزيع امروزي غير قابل انكار است.
خازن هاي اصلاح ضريب توان، نسبت به هارمونيك ها حساس اند و بيشتر عيوب خازنهاي قدرت ، ناشی از هارمونيك هاي پنجم ، هفتم ، يازدهم ، سيزدهم و … میباشد.
پاور آنالایزر ها علاوه بر اندازه گیری توان اکتیو، راکتیو، ظاهری، PF و… درصد دامنه هارمونیک اول تا 99 ام و میزان THD% را نیز اندازه گیری میکند.
THDچیست ؟
THD یا Total Harmonic Distortion، اعوجاج هارمونیک کل نامیده میشود. این فاکتور بر حسب درصد محاسبه میشود و هرچه میزان آن کمتر باشد، شکل موج حاصله به شکل موج سینوسی نزدیک تر است. لذا آن خروجی از کیفیت بهتری برخودار است.
نحوه محاسبه THD : سیگنال فرضی F(t) را با فرکانس f در نظر بگیرید، در صورتی که از این سیگنال، سری فوریه در فرکانس پایه f بگیریم و مقدار موثر مولفه‌های ضرایب فرکانس پایه را به ترتیبHn.f,…,H3.f,H2.f,H1.f بنامیم آنگاه مقدار THD سیگنال F(t)از رابطه ذیل بدست خواهد آمد:
THD[f(t)]=(Hn.f2+…+H3.f2+H2.f2)/H12