Harmonik dalam Transformator Tiga Fasa

Trafo merupakan salah satu peralatan yang sangat penting dalam suatu sistem tenaga listrik. Ini mentransfer energi listrik antara dua sirkuit yang terhubung secara magnetis melalui induksi elektromagnetik dan karenanya dinamai transformator.

Harmonik adalah distorsi dalam bentuk gelombang tegangan dan arus. Ini adalah kelipatan integral dari beberapa gelombang referensi. Gelombang harmonik meningkatkan kehilangan inti dan tembaga transformator dan karenanya mengurangi efisiensinya. Ini juga meningkatkan tegangan dielektrik pada isolasi transformator.

Jika tegangan fasa melintasi setiap fasa akan tetap sinusoidal, maka arus magnetisasi fasa harus dalam bentuk berikut.

Dari persamaan (1), (2), dan (3) terlihat bahwa harmonik ketiga pada ketiga arus adalah ko-fasa, yaitu memiliki fasa yang sama. Harmoni kelima memiliki fasa yang berbeda.

Dimana IAO, IBO dan ICO mewakili arus magnetisasi fase dalam koneksi delta. Arus saluran dapat ditemukan dengan mengurangkan arus dua fasa. Sebagai contoh,

Harmonik ketiga yang ada dalam arus magnetisasi fasa dari transformator tiga fasa tidak ada dalam arus saluran. Komponen harmonik ketiga adalah co-fasa dan karenanya membatalkan dalam saluran. Komponen harmonik ketiga adalah aliran yang mengelilingi loop tertutup delta.

Sambungan delta hanya memungkinkan fluks dan tegangan sinusoidal tanpa arus harmonik ketiga pada saluran transmisi. Untuk alasan ini sebagian besar transformator 3-fase memiliki belitan terhubung delta dan di tempat-tempat yang tidak nyaman untuk memiliki baik primer atau sekunder terhubung di delta, belitan tersier disediakan. Gulungan tersier membawa arus harmonik ketiga yang bersirkulasi yang dibutuhkan oleh fluks sinusoidal di setiap anggota inti.

Dalam hubungan delta, tegangan yang bekerja di sekitar delta tertutup adalah,

Ini adalah tegangan harmonik ketiga dan akan mengalirkan arus harmonik ketiga di sekitar loop tertutup delta

Jika IAO, IBO dan ICO, mewakili arus magnetisasi fasa dalam koneksi bintang,

Dimana In adalah arus pada kawat netral.

Harmonik di atas ketujuh diabaikan. Persamaan (6) menunjukkan bahwa pada kondisi seimbang arus yang mengalir pada kawat netral adalah arus harmonik ketiga. Besarnya arus harmonik ketiga adalah tiga kali besar masing-masing arus fasa ketiga. Arus harmonik pertiga menghasilkan interferensi induktif dengan rangkaian komunikasi. Jika suplai ke koneksi bintang adalah tiga kabel, arus netral harus nol dan karenanya:

Dengan demikian, terlihat bahwa sambungan bintang tiga kawat menekan aliran arus harmonik dan magnetisasi. Untuk sistem terhubung bintang empat kawat, arus harmonik ketiga sefasa mengalir di kawat netral.

Demikian pula, tegangan fasa keseimbangan ketiga yang mengandung harmonik dapat ditulis sebagai:

Persamaan (7), (8) dan (9) menunjukkan bahwa harmonik ketiga pada tegangan tiga fasa memiliki fasa yang sama. Tegangan saluran dalam hubungan bintang dapat diperoleh dengan mengurangkan tegangan dua fasa. Sebagai contoh

Dari persamaan (10) terlihat bahwa harmonik ketiga tidak terdapat pada tegangan line to line pada sambungan bintang. Ini berlaku untuk semua harmonik tripler.