Pengukuran Kualitas Daya

Dulu dengan sistem daya AC besar bahwa "kualitas daya" adalah konsep yang tidak pernah terdengar, selain dari faktor daya.

Hampir semua beban adalah jenis "linier", yang berarti bahwa mereka tidak mendistorsi bentuk gelombang sinus tegangan, atau menyebabkan arus non-sinusoidal mengalir di sirkuit. Ini tidak benar lagi.

Beban yang dikendalikan oleh komponen elektronik "nonlinier" menjadi lebih umum di rumah dan industri, yang berarti bahwa tegangan dan arus dalam sistem tenaga yang memberi makan beban ini kaya akan harmonik:tegangan gelombang sinus yang bersih dan yang seharusnya bagus. arus menjadi sangat terdistorsi, yang setara dengan adanya rangkaian gelombang sinus frekuensi tinggi tak terbatas pada kelipatan frekuensi saluran listrik dasar.

Efek Harmonik Berlebihan

Harmoni yang berlebihan dalam sistem tenaga AC dapat membuat transformator menjadi terlalu panas, menyebabkan arus konduktor netral yang sangat tinggi dalam sistem tiga fase, menimbulkan “noise” elektromagnetik dalam bentuk emisi radio yang dapat mengganggu peralatan elektronik yang sensitif, mengurangi output tenaga kuda motor listrik, dan dapat sulit untuk ditentukan.

Dengan masalah seperti sistem tenaga yang mengganggu ini, para insinyur dan teknisi memerlukan cara untuk mendeteksi dan mengukur kondisi ini secara tepat.

Kualitas Daya

Kualitas Daya adalah istilah umum yang diberikan untuk mewakili kebebasan sistem tenaga AC dari konten harmonik. Pengukur “kualitas daya” adalah pengukur yang memberikan beberapa bentuk indikasi konten harmonik.

Mengukur Kualitas Daya

Cara sederhana bagi teknisi untuk menentukan kualitas daya dalam sistem mereka tanpa peralatan canggih adalah dengan membandingkan pembacaan voltase antara dua voltmeter akurat yang mengukur voltase sistem yang sama:satu meter merupakan jenis unit “rata-rata” (seperti pengukur gerakan elektromekanis) dan yang lainnya adalah jenis unit “true-RMS” (seperti pengukur digital berkualitas tinggi).

Ingatlah bahwa pengukur tipe “rata-rata” dikalibrasi sehingga skalanya menunjukkan volt RMS, berdasarkan asumsi bahwa tegangan AC yang diukur adalah sinusoidal . Jika tegangannya tidak berbentuk gelombang sinus, pengukur rata-rata tidak mendaftarkan nilai yang tepat, sedangkan pengukur true-RMS akan selalu melakukannya, terlepas dari bentuk gelombangnya.

Aturan praktisnya adalah ini:semakin besar perbedaan antara dua meter, semakin buruk kualitas daya, dan semakin besar konten harmoniknya.

Sistem tenaga dengan kualitas daya yang baik harus menghasilkan pembacaan tegangan yang sama antara dua meter, hingga dalam toleransi kesalahan terukur dari kedua instrumen.

Pengukuran kualitatif lain dari kualitas daya adalah tes osiloskop:sambungkan osiloskop (CRT) ke tegangan AC dan amati bentuk gelombangnya. Apa pun selain gelombang sinus yang bersih bisa menjadi indikasi masalah:

Ini adalah gelombang "sinus" yang agak jelek. Konten harmonik yang pasti di sini!

Namun, jika analisis kuantitatif (angka numerik pasti) diperlukan, tidak ada pengganti untuk instrumen yang dirancang khusus untuk tujuan itu.

Instrumen semacam itu disebut pengukur kualitas daya dan terkadang lebih dikenal di kalangan elektronik sebagai penganalisis spektrum frekuensi rendah . Apa yang dilakukan instrumen ini adalah memberikan representasi grafis pada CRT atau layar tampilan digital dari “spektrum” frekuensi tegangan AC.

Sama seperti prisma membagi seberkas cahaya putih menjadi komponen warna penyusunnya (berapa banyak merah, jingga, kuning, hijau, dan biru dalam cahaya itu), penganalisis spektrum membagi sinyal frekuensi campuran menjadi frekuensi penyusunnya, dan menampilkan hasilnya berupa histogram:(Gambar di bawah)

Pengukur kualitas daya adalah penganalisis spektrum frekuensi rendah.

Setiap angka pada skala horizontal meter ini mewakili harmonik dari frekuensi dasar. Untuk sistem tenaga Amerika, “1” mewakili 60 Hz (harmonik pertama, atau fundamental ), “3” untuk 180 Hz (harmonik ke-3), “5” untuk 300 Hz (harmonik ke-5), dan seterusnya.

Persegi panjang hitam mewakili besaran relatif dari masing-masing komponen harmonik ini dalam tegangan AC yang diukur.

Gelombang sinus murni 60 Hz hanya akan menampilkan bilah hitam tinggi di atas "1" tanpa bilah hitam yang ditampilkan sama sekali di seluruh penanda frekuensi lain pada skala karena gelombang sinus murni tidak memiliki konten harmonik.

Pengukur kualitas daya seperti ini mungkin lebih baik disebut sebagai overtone meter karena dirancang untuk hanya menampilkan frekuensi yang diketahui dihasilkan oleh sistem tenaga.

Dalam sistem tenaga AC tiga fase (dominan untuk aplikasi daya besar), harmonik bernomor genap cenderung dibatalkan, sehingga hanya harmonik yang ada dalam ukuran signifikan yang bernomor ganjil.