Apakah ada meteran listrik yang dapat menghilangkan harmonisa?

Pernahkah Anda memperhatikan fenomena aneh: kita dapat mendeteksi harmonik-orde ganjil seperti harmonik ke-3, ke-5, dan ke-7 di jaringan listrik, namun kita hampir tidak pernah melihat harmonik-orde genap seperti harmonik ke-2, ke-4, dan ke-6? Mengapa ini? Apakah-harmonik tatanan genap pada dasarnya tidak mungkin dideteksi?

Untuk memahami mengapa harmonik orde genap jarang terjadi, pertama-tama kita harus memahami apa sebenarnya "harmonik". Arus bolak-balik yang kita gunakan idealnya adalah gelombang sinus standar dengan frekuensi tetap 50Hz, yang disebut “gelombang fundamental”, seperti “melodi utama” dalam musik.

Kenyataannya, banyak peralatan listrik yang tidak "patuh mengikuti perintah"-seperti lampu LED, charger ponsel, catu daya laptop, dan AC. Mereka adalah "-perangkat non-linier" dan tidak bekerja sesuai dengan ritme gelombang fundamental. Sebaliknya, mereka “mengganggu” gelombang fundamental, “membengkokkan” gelombang sinus halus menjadi bentuk gelombang yang aneh.

Bentuk gelombang yang terdistorsi ini, ketika dipecah menggunakan metode matematika "Dekomposisi Fourier", mengungkapkan bahwa gelombang tersebut sebenarnya terdiri dari frekuensi dasar (50Hz) dan serangkaian "harmonik" yang frekuensinya merupakan kelipatan bilangan bulat dari frekuensi dasar. Misalnya, harmonik ke-3 adalah 150Hz (50×3), harmonik ke-5 adalah 250Hz (50×5), dan harmonik orde genap adalah bentuk gelombang dengan frekuensi yang merupakan kelipatan genap dari frekuensi dasar, misalnya 100Hz (ke-2) dan 200Hz (ke-4).

Mengapa kita hampir tidak pernah melihat-harmonik orde genap? Kuncinya terletak pada kenyataan bahwa sebagian besar perangkat nonlinier di pasaran saat ini menggunakan teknologi inti yang disebut "perbaikan-jembatan penuh"-ini adalah "operasi tersembunyi" peralatan listrik di sekitar kita, dan merupakan alasan penting mengapa harmonisa-orde genap jarang terjadi.

Apa itu-perbaikan jembatan penuh? Kita dapat memahaminya dengan analogi sederhana: arus bolak-balik dalam jaringan listrik seperti gelombang yang naik dan turun, dengan setengah-siklus positif naik dan setengah-siklus negatif turun, dan arahnya terus berubah; sedangkan penyearah-jembatan penuh seperti "konverter bentuk gelombang", yang dapat "memperbaiki" arah arus, terlepas dari apakah arus berada dalam setengah siklus-positif atau negatif, dan mengubahnya menjadi arus searah (atau arus searah yang berdenyut) dalam arah yang sama, seperti meratakan gelombang bergelombang menjadi aliran air searah.

Lampu LED, pengisi daya ponsel, catu daya komputer, dan bahkan AC serta mesin cuci di rumah kita hampir semuanya menggunakan teknologi-perbaikan jembatan penuh, sehingga harmonik yang dihasilkan semuanya ganjil-orde, dan harmonik-orde genap secara alami sulit dilihat.

Tentu saja, harmonisa-orde genap bukan berarti tidak ada sama sekali, namun sangat jarang terjadi pada jaringan listrik modern. Harmonik-orde genap hanya muncul ketika bentuk gelombang di jaringan listrik "asimetris", dan ada dua skenario umum:

1. Jenis pertama melibatkan peralatan yang menggunakan teknologi "setengah-penyearah gelombang". Tidak seperti penyearah-jembatan penuh, penyearah-setengah gelombang hanya menggunakan setengah-siklus arus bolak-balik positif (atau negatif), dan membuang separuh bentuk gelombang lainnya. Hal ini menghasilkan bentuk gelombang asimetris, yang menghasilkan harmonik-genap setelah dekomposisi Fourier. Namun, penyearah-gelombang sangat tidak efisien dan membuang banyak energi. Teknologi ini telah dihapus sepenuhnya melalui perbaikan{10}jembatan penuh dan hanya digunakan pada beberapa peralatan yang sangat tua dan hampir usang (seperti pengisi daya dari beberapa dekade yang lalu), sehingga sulit untuk dideteksi di jaringan listrik.

Tipe kedua adalah kegagalan peralatan. Misalnya, dioda penyearah yang rusak pada peralatan dapat mencegah konversi normal antara setengah siklus-positif dan negatif, sehingga menghasilkan bentuk gelombang asimetris dan menghasilkan harmonik-orde genap. Namun, ini adalah kondisi kesalahan; begitu hal ini terjadi, peralatan biasanya mengalami malfungsi atau memicu mekanisme perlindungan, dan hal ini tidak berdampak-jangka panjang pada jaringan listrik, sehingga sulit untuk dideteksi.

Secara sederhana, harmonik-orde genap hampir tidak terlihat di jaringan listrik, terutama karena penerapan "teknologi penyearah-jembatan penuh" secara luas: teknologi ini menjaga bentuk gelombang yang dihasilkan oleh peralatan listrik tetap simetris, dan bentuk gelombang simetris tidak dapat diuraikan menjadi harmonik-orde genap, artinya peralatan normal tidak menghasilkan harmonik-orde genap; selain itu, trafo dalam sistem tenaga listrik sendiri memiliki kemampuan tertentu untuk menekan harmonik-orde genap.

Sebenarnya, tidak ada meteran listrik yang dapat “menghilangkan” harmonisa. Fungsi meteran listrik adalah untuk "mengukur", bukan "mengelola". Meskipun meteran listrik tidak menghilangkan harmonisa, memang terdapat perangkat dalam sistem tenaga yang dirancang khusus untuk "menghilangkan" harmonisa; ini disebut filter.

Penelitian terbaru menunjukkan bahwa memasang filter yang tepat di ujung depan meteran listrik dapat secara efektif mengurangi dampak harmonisa pada akurasi meteran.