Pengertian Harmonisa Gelombang Listrik

1. Apakah itu harmonisa?

Jawaban : Gelombang tegangan atau arus listrik yang timbul pada sistem AC akibat penggunaan beban non-linier. Gelombang ini  memiliki frekuensi yang besarnya kelipatan dari frekuensi dasar/fundamental sistem

Biasanya besaran harmonisa untuk setiap frekuensi harmoniknya di dapat dari menguraikan gelombang dengan menggunakan deret Fourier yang diturunkan dari gelombang periodiknya. Parameter besarnya harmonisa sering dinyatakan dengan THD (Total Harmonic Distortion).
Untuk sistem DC, gelombang AC yang timbul akibat penggunaan beban non-linier disebut dengan riak/ripple. 
2. Apa efek negatif dari harmonisa?
Jawaban : Harmonisa pada jaringan yang ditimbulkan oleh konsumen akan menimbulkan arus urutan. Efek dari arus urutan nol adalah adanya arus residu yang akan mengalir pada titik netral (trafo atau generator). Sementara arus negatif akan menimbulkan flux balik di stator generator dan belitan medan, dimana efeknya akan sangat membahayakan belitan tersebut. Oleh sebab itu PLN (sisi sumber) menginginkan harmonisa yang ditimbulkan konsumen harus serendah mungkin.
Harmonisa pada sisi beban mengakibatkan overheated pada peralatan. Overheated ini mengakibatkan derating pada insulasinya yang berpengaruh pada peralatan menjadi cepat rusak. Oleh karena itu, Konsumen (sisi beban) menginginkan harmonisa tegangan dari PLN serendah mungkin.
3. Bagaimana cara mengurangi harmonisa?
Jawaban : Salah satu cara untuk mengurangi harmonisa adalah dengan mendesain peralatan yang tidak menimbulkan harmonisa itu sendiri. Cara mendesain peralatan yang bebas harmonisa adalah dengan menambahkan (a) tapis/filter pasif, (b) penambahan jumlah fase (Phase Multiplication), dan (c) kompensasi atau injeksi harmonisa negatif.
4. Bagaimana cara kerja filter pasif?
Jawaban : Arus selalu mengalir ke arah impedansi sistem yang lebih rendah. Kapasitor memiliki nilai impedansi yang rendah apabila dialiri oleh arus yang memiliki frekuensi tinggi. Apabila kita memasang kapasitor secara paralel terhadap beban, semua arus frekuensi tinggi secara alamiah akan mengalir melalui kapasitor bukan ke beban. Dengan cara ini, arus yang mengalir di beban menjadi bebas dari harmonisa.
Filter L biasanya dipasang secara seri terhadap beban. Dengan menggunakan filter L, arus yang mengalir melalui L akan sulit berubah berbanding lurus dengan besarnya L.
5. Bagaimana cara menentukan nilai filter L dan C?
Jawaban : Model filter yang digunakan adalah low pass filter, yaitu filter yang hanya melewatkan gelombang yang memili frekuensi dibawah frekuensi cut-off filter. Misal harmonisa terendah yang dihasilkan adalah harmonisa-3, maka frekuensi cut off nya adalah nilai dibawah 3×50 Hz : 150 Hz dengan berbagai kombinasi nilai L dan C yang tersedia.
6. Apa perbedaan beban linier dan beban non-linier?
Jawaban : Pada beban linier, arusnya akan sinusoidal jika tegangannya sinusoidal. Pada beban nonlinier, arusnya bisa nonsinusoidal walaupun tegangannya sinusoidal. Perlu diingat disini, arus nonsinusoidal tidak identik dengan beban nonlinier. Disebut nonlinier karena arus keluaran yang timbul tidak lagi sebanding dengan tegangan sumbernya.
7. Apa saja beban non-linier tersebut :
Jawaban : beban non linear yang diklasifikasikan menjadi tiga tipe yaitu: (i)peralatan elektronika daya seperti konverter, (ii) peralatan yang menimbulkan busur api (arcing devices) seperti arc furnaces dan lampu fluorescent, (iii) peralatan dengan saturasi inti ferromagnetik (Standar IEEE 519-1992).
8. Apa perbedaan THDV dan THDI? Yang mana yang lebih berbahaya?
Jawaban : THDV menyatakan THD tegangan listrik dan THDI menyatakan THD arus listrik. Indeks ini didefenisikan sebagai perbandingan nilai rms komponen harmonik terhadap komponen dasar dan biasanya dinyatakan dalam persen.
Kualitas tegangan ditentukan oleh sumber sedangkan kualitas arus ditentukan oleh beban. Sumber biasanya telah dirancang supaya tegangannya mendekati sinusoidal murni sehingga nilai THD tegangan yang diijinkan jauh lebih kecil dibanding THD arusnya. Berbicara mengenai bahaya yang akan timbul, yang menentukan pemanasan lebih pada peralatan adalah harmonisa arus. Tetapi harmonisa tegangan yang besar juga merupakan indikasi harmonisa arus yang terlalu besar, karena sumber tegangan yang biasanya dirancang sinusoidal ini.

9. Kenapa harmonik orde ganjil lebih tinggi dari pada harmonik orde genap?
Jawaban : Pada gelombang bolak-balik yang simetris yang dihubungkan pada beban non-linier hanya menimbulkan harmonisa orde ganjil.
10. Bagaimana cara mengukur THD?
Jawaban : Cara paling sederhana adalah dengan mengukur daya aktif dan daya reaktif sistem untuk setiap frekuensi dasar dan frekuensi harmoniknya. Dari sini bisa kita asumsikan bahwa daya aktif nantinya hanya menentukan resistansi sistem, daya reaktif pada frekuensi dasar menentukan induktasi sistem, dan daya reaktif pada frekuensi harmonik dapat menentukan impedansi harmonik.
Perlu dicatat disini bahwa cara ini bisa digunakan karena reaktansi induktor naik sebanding dengan frekuensi sedangkan reaktansi kapasitor berbanding terbalik dengan frekuensi. Daya reaktif pada frekuensi harmonics biasanya sangat kecil.