Distorsi Harmonik: Jenis, Analisis dan Penyebabnya
Ketika kita menerapkan sinyal input dalam bentuk sinusoidal (atau segala bentuk sinyal) ke rangkaian elektronik apa pun maka outputnya harus sama dengan jenis sinyal. Artinya output juga harus memiliki bentuk sinyal yang sama yaitu sinusoidal.
Jika dalam kasus, output tidak sama dengan replika sinyal input atau jika output tidak sama dengan sinyal input maka perbedaannya disebut distorsi. Karena distorsi ini, output tidak sama dengan input.
Distorsi harmonik dapat didefinisikan dengan menggunakan contoh ini. Ketika sinyal input 5V diterapkan ke rangkaian, maka sinyal output hanya akan memiliki tegangan 2V. Ini menunjukkan sinyal kehilangan tegangan karena distorsi. Ini akan terjadi di penguat (amplifier), power amplifier & teknik modulasi, dll.
Ada berbagai teknik untuk mengurangi distorsi ini dan beberapa metode & formula tersedia untuk menghitung tingkat distorsi. Artikel ini membahas apa itu distorsi harmonik, pengertian, jenis, analisis, sebab, dll
Ketika sinyal X ditampilkan pada CRO maka sinyal X akan muncul untuk mengulangi untuk setiap f Hz. Di sini, sinyal X adalah sinyal referensi & sinyal ditampilkan di CRO memiliki frekuensi seperti 2f, 3f, 4f dan sebagainya. Secara teoritis, sinyal termasuk harmonik tanpa batas. Di bawah dua gambar menunjukkan sinyal input & output terdistorsi ketika input diterapkan ke rangkaian apa pun.
Jika sinyal memiliki periode waktu yang sama dari siklus positif dan siklus negatif, maka sinyal seperti itu disebut sinyal simetris & harmonik ganjil dapat muncul (mengalikan 3, 5, dll dari frekuensi dasar).
Jika sinyal tidak memiliki periode waktu yang sama dari siklus positif dan siklus negatif, maka sinyal seperti itu disebut sinyal asimetris dan bahkan harmonika dapat muncul (mengalikan 2, 4, dll dari frekuensi dasar) dan komponen DC juga dapat muncul di sinyal asimetris.
Pada gambar di atas, kita dapat melihat frekuensi sinyal dasar sebagai 100Hz dan harmoniknya akan ada pada frekuensi yang berbeda untuk frekuensi sinyal referensi seperti 100 Hz.
Jika sinyal memiliki distorsi harmonik sedangkan komponen frekuensi harmonik ada maka untuk menemukan persentase distorsi harmonik pada tingkat harmonik tertentu adalah,
%n distorsi harmonik = [Pn] / [P1} * 100
[Pn] = amplitudo komponen frekuensi ke-n
[P1] = amplitudo frekuensi sinyal dasar
Distorsi dapat terjadi karena karakteristik komponen nonlinear yang digunakan dalam rangkaian elektronik. Komponen-komponen ini dapat menunjukkan karakteristik nonlinier yang mengakibatkan timbulnya distorsi pada sinyal. Ada lima jenis distorsi harmonik dalam sistem tenaga. Mereka
Ketika sinyal input diterapkan ke rangkaian, karena karakteristik komponen nonlinier, distorsi dapat terjadi pada sinyal output. Karena itu, sinyal referensi dapat muncul di output pada titik frekuensi yang berbeda.
Jika kita menganalisis distorsi dengan teknik pengukuran distorsi harmonik total kita dapat mengetahui nilai total distorsi harmonik (THD), total distorsi harmonik ditambah noise (THDN), sinyal ke kebisingan dan distorsi (SINAD), sinyal ke noise ratio (SNR) dan n nilai harmonik sehubungan dengan frekuensi dasar. Dengan metode pengukuran distorsi harmonik total ini, kita dapat mengetahui tegangan input dan output dan daya input dan output.
Dan komponen yang digunakan dalam rangkaian juga menunjukkan karakteristik nonlinier. Ini juga mengarah pada pengembangan harmonik dalam output. Karena rangkaian distorsi harmonik mendapat panas dan output tidak sama dengan input. Efek ini berbahaya bagi rangkaian apa pun.
Total distorsi harmonik dapat didefinisikan sebagai rasio antara nilai RMS dari semua sinyal harmonik dengan nilai RMS dari frekuensi sinyal dasar.
THD Arus - Sesuai dengan pernyataan di atas, total distorsi harmonik untuk arus ditunjukkan oleh THDi
Di sini, In adalah arus RMS untuk sinyal harmonik ke-n dan I1 adalah nilai RMS dari sinyal dasar.
Tegangan THD - sama seperti THDi, distorsi harmonik total tegangan dilambangkan oleh THDv.
Di sini, Vn adalah tegangan n harmonik dan V1 adalah tegangan sinyal dasar. Total harmonic distortion (THD) juga menganalisis perilaku nonlinier sistem dengan transformasi Fast Fourier (FFT).
Total harmonic distortion plus noise (THDN) didefinisikan sebagai rasio dari nilai RMS dari sinyal dasar terhadap nilai RMS dari harmonik bersama dengan komponen noise.
Jadi, ini semua tentang pengertian distorsi Harmonik. Dari informasi di atas akhirnya, kita dapat menyimpulkan bahwa ini adalah parameter yang paling penting dalam sistem karena dapat melanggar sinyal output. Dan ini dapat dianalisis dengan faktor THD dan dapat dikurangi dengan teknik dan perangkat yang tersedia di pasar.
Jika dalam kasus, output tidak sama dengan replika sinyal input atau jika output tidak sama dengan sinyal input maka perbedaannya disebut distorsi. Karena distorsi ini, output tidak sama dengan input.
Distorsi harmonik dapat didefinisikan dengan menggunakan contoh ini. Ketika sinyal input 5V diterapkan ke rangkaian, maka sinyal output hanya akan memiliki tegangan 2V. Ini menunjukkan sinyal kehilangan tegangan karena distorsi. Ini akan terjadi di penguat (amplifier), power amplifier & teknik modulasi, dll.
Ada berbagai teknik untuk mengurangi distorsi ini dan beberapa metode & formula tersedia untuk menghitung tingkat distorsi. Artikel ini membahas apa itu distorsi harmonik, pengertian, jenis, analisis, sebab, dll
Apa itu Distorsi Harmonik?
Kita dapat memahami kata harmonik seperti bilangan bulat yang mengalikan frekuensi dasar yang dikenal sebagai "Harmonik". Di sini, harmonik adalah jenis sinyal yang frekuensinya merupakan kelipatan integral dari sinyal referensi. Dengan cara lain, ini dapat didefinisikan sebagai rasio antara frekuensi sinyal dan frekuensi sinyal referensi. Misalnya, X adalah sinyal AC input yang memiliki frekuensi f Hz.Ketika sinyal X ditampilkan pada CRO maka sinyal X akan muncul untuk mengulangi untuk setiap f Hz. Di sini, sinyal X adalah sinyal referensi & sinyal ditampilkan di CRO memiliki frekuensi seperti 2f, 3f, 4f dan sebagainya. Secara teoritis, sinyal termasuk harmonik tanpa batas. Di bawah dua gambar menunjukkan sinyal input & output terdistorsi ketika input diterapkan ke rangkaian apa pun.
Jika sinyal memiliki periode waktu yang sama dari siklus positif dan siklus negatif, maka sinyal seperti itu disebut sinyal simetris & harmonik ganjil dapat muncul (mengalikan 3, 5, dll dari frekuensi dasar).
Jika sinyal tidak memiliki periode waktu yang sama dari siklus positif dan siklus negatif, maka sinyal seperti itu disebut sinyal asimetris dan bahkan harmonika dapat muncul (mengalikan 2, 4, dll dari frekuensi dasar) dan komponen DC juga dapat muncul di sinyal asimetris.
Pada gambar di atas, kita dapat melihat frekuensi sinyal dasar sebagai 100Hz dan harmoniknya akan ada pada frekuensi yang berbeda untuk frekuensi sinyal referensi seperti 100 Hz.
Jika sinyal memiliki distorsi harmonik sedangkan komponen frekuensi harmonik ada maka untuk menemukan persentase distorsi harmonik pada tingkat harmonik tertentu adalah,
%n distorsi harmonik = [Pn] / [P1} * 100
[Pn] = amplitudo komponen frekuensi ke-n
[P1] = amplitudo frekuensi sinyal dasar
Distorsi dapat terjadi karena karakteristik komponen nonlinear yang digunakan dalam rangkaian elektronik. Komponen-komponen ini dapat menunjukkan karakteristik nonlinier yang mengakibatkan timbulnya distorsi pada sinyal. Ada lima jenis distorsi harmonik dalam sistem tenaga. Mereka
- Distorsi frekuensi
- Distorsi amplitudo
- Distorsi fasa
- Distorsi intermodulasi
- Distorsi Crossover
- Distorsi Amplifier
Analisis Distorsi Harmonik
Analisis distorsi harmonik adalah jenis analisis yang unik. Pada jenis ini, sinyal sinusoidal frekuensi tunggal diterapkan pada rangkaian dan outputnya dengan distorsi untuk diukur dan dianalisis.Ketika sinyal input diterapkan ke rangkaian, karena karakteristik komponen nonlinier, distorsi dapat terjadi pada sinyal output. Karena itu, sinyal referensi dapat muncul di output pada titik frekuensi yang berbeda.
Jika kita menganalisis distorsi dengan teknik pengukuran distorsi harmonik total kita dapat mengetahui nilai total distorsi harmonik (THD), total distorsi harmonik ditambah noise (THDN), sinyal ke kebisingan dan distorsi (SINAD), sinyal ke noise ratio (SNR) dan n nilai harmonik sehubungan dengan frekuensi dasar. Dengan metode pengukuran distorsi harmonik total ini, kita dapat mengetahui tegangan input dan output dan daya input dan output.
Penyebab Distorsi Harmonik
Alasan utama untuk distorsi harmonik adalah karakteristik beban nonlinier dan nonlinier komponen elektronik. Beban nonlinear mengubah impedansi dengan tegangan input yang diterapkan. Ini menyebabkan distorsi akan berkembang dalam sinyal output.Dan komponen yang digunakan dalam rangkaian juga menunjukkan karakteristik nonlinier. Ini juga mengarah pada pengembangan harmonik dalam output. Karena rangkaian distorsi harmonik mendapat panas dan output tidak sama dengan input. Efek ini berbahaya bagi rangkaian apa pun.
Penganalisis Distorsi Harmonik
Menemukan faktor distorsi harmonik adalah yang paling penting untuk rangkaian apa pun. Kita dapat menganalisis distorsi harmonik dengan nilai ini. Total harmonic distortion (THD) adalah teknik yang paling berguna untuk menemukan total distorsi harmonik untuk sinyal arus dan total distorsi harmonik untuk sinyal tegangan.Total distorsi harmonik dapat didefinisikan sebagai rasio antara nilai RMS dari semua sinyal harmonik dengan nilai RMS dari frekuensi sinyal dasar.
THD Arus - Sesuai dengan pernyataan di atas, total distorsi harmonik untuk arus ditunjukkan oleh THDi
Di sini, In adalah arus RMS untuk sinyal harmonik ke-n dan I1 adalah nilai RMS dari sinyal dasar.
Tegangan THD - sama seperti THDi, distorsi harmonik total tegangan dilambangkan oleh THDv.
Di sini, Vn adalah tegangan n harmonik dan V1 adalah tegangan sinyal dasar. Total harmonic distortion (THD) juga menganalisis perilaku nonlinier sistem dengan transformasi Fast Fourier (FFT).
Total harmonic distortion plus noise (THDN) didefinisikan sebagai rasio dari nilai RMS dari sinyal dasar terhadap nilai RMS dari harmonik bersama dengan komponen noise.
Jadi, ini semua tentang pengertian distorsi Harmonik. Dari informasi di atas akhirnya, kita dapat menyimpulkan bahwa ini adalah parameter yang paling penting dalam sistem karena dapat melanggar sinyal output. Dan ini dapat dianalisis dengan faktor THD dan dapat dikurangi dengan teknik dan perangkat yang tersedia di pasar.