Ketika kami menerapkan sinyal input dalam bentuk sinusoidal (atau bentuk sinyal apa pun) ke salah satu sirkuit elektronik maka keluarannya harus jenis sinyal yang sama. 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, keluaran tidak sama dengan masukan. Distorsi harmonik dapat ditentukan dengan menggunakan contoh ini. Ketika sinyal input 5V diterapkan ke rangkaian, maka sinyal output hanya akan memiliki tegangan 2V. Ini menunjukkan sinyal kehilangan voltase karena distorsi. Ini akan dilakukan di amplifier , penguat daya & teknik modulasi, dll. Ada berbagai teknik untuk mengurangi distorsi ini dan beberapa metode & rumus tersedia untuk menghitung tingkat distorsi. Artikel ini membahas tentang apa itu distorsi harmonik, definisi, analisis, penyebab, 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 input AC yang memiliki frekuensi f Hz.
Sinyal input distorsi harmonik
Saat sinyal X ditampilkan CRO maka sinyal X akan muncul berulang untuk setiap f Hz. Di sini, sinyal X adalah sinyal referensi & sinyal yang ditampilkan pada CRO memiliki frekuensi seperti 2f, 3f, 4f dan seterusnya. Secara teoritis, sinyal termasuk harmonisa tak terbatas. Di bawah dua gambar menunjukkan sinyal input & output terdistorsi ketika input diterapkan ke sirkuit apa pun.
Harmonic-distortion-output-distorted-signal
Jika sinyal memiliki periode waktu yang sama dari siklus positif dan siklus negatif, maka sinyal tersebut disebut sinyal simetris & harmonisa ganjil dapat muncul (mengalikan frekuensi dasar ke-3, ke-5, dst). Jika sinyal tidak memiliki periode waktu yang sama antara siklus positif dan siklus negatif, maka sinyal seperti itu disebut sinyal asimetris dan bahkan harmonik dapat muncul (mengalikan frekuensi dasar ke-2, ke-4, dll) dan DC komponen juga mungkin muncul dalam sinyal asimetris.
Pada gambar di atas, kita dapat melihat frekuensi sinyal fundamental sebagai 100Hz dan harmoniknya akan ada pada frekuensi yang berbeda untuk frekuensi sinyal referensi seperti 100 Hz.
Harmonic-distortions-in -signal
Jika sinyal memiliki distorsi harmonik sedangkan komponen frekuensi harmonik ada maka untuk mencari persentase distorsi tersebut pada tingkat harmonisa tertentu adalah,
% n distorsi harmonik = [Pn] / [P1} * 100
[Pn] = amplitudo komponen frekuensi ke-n
[P1] = amplitudo frekuensi sinyal dasar
Distorsi dapat terjadi karena karakteristik nonlinier dari komponen yang digunakan dalam rangkaian elektronik. Komponen-komponen ini dapat menunjukkan karakteristik nonlinier yang menghasilkan distorsi pada sinyal. Ada lima jenis distorsi harmonik dalam sistem tenaga. Mereka
- Distorsi frekuensi
- Distorsi amplitudo
- Distorsi fase
- Distorsi intermodulasi
- Distorsi silang
Analisis Distorsi Harmonik
Analisis distorsi ini adalah jenis analisis yang unik. Dalam jenis ini, sinyal sinusoidal frekuensi tunggal diterapkan ke rangkaian dan outputnya dengan distorsi untuk diukur dan dianalisis.
Ketika sinyal input diterapkan ke sirkuit, karena karakteristik komponen nonlinier, distorsi dapat berkembang dalam sinyal output. Karena itu, sinyal referensi dapat muncul pada keluaran pada titik frekuensi yang berbeda. Jika kita menganalisis distorsi dengan teknik pengukuran distorsi harmonik total kita dapat mengetahui nilai distorsi harmonik total (THD), distorsi harmonik total ditambah noise (THDN), signal to noise and distortion (SINAD), signal to noise ratio (SNR) dan nilai harmonik ke-n sehubungan dengan frekuensi fundamental. Dengan metode pengukuran distorsi harmonik total ini, kita dapat mengetahui tegangan masukan dan keluaran serta daya masukan dan keluaran.
Penyebab Distorsi Harmonik
Alasan utama distorsi harmonik adalah beban nonlinier dan karakteristik nonlinier komponen elektronik. Beban nonlinier mengubah impedansi dengan tegangan input yang diterapkan. Hal ini menyebabkan distorsi akan berkembang pada sinyal keluaran. Dan komponen yang digunakan pada rangkaian juga menunjukkan karakteristik nonlinier. Ini juga mengarah pada pengembangan harmonisa dalam output. Karena rangkaian distorsi harmonik mendapat panas dan keluaran yang tidak sama dengan masukan. Efek ini berbahaya untuk sirkuit apa pun.
Penganalisis Distorsi Harmonik
Menemukan faktor distorsi harmonik paling penting untuk rangkaian apa pun. Kita dapat menganalisis distorsi ini dengan nilai ini. Distorsi harmonik total (THD) adalah teknik yang paling berguna untuk menemukan distorsi harmonik total untuk sinyal arus dan distorsi harmonik total untuk sinyal tegangan.
THD dapat didefinisikan sebagai rasio antara nilai RMS dari semua sinyal harmonik dengan nilai RMS dari frekuensi sinyal fundamental.
THD saat ini - Sesuai pernyataan di atas, distorsi total untuk arus ditunjukkan oleh THDi
saat ini-THDi
Di sini, In adalah arus RMS untuk sinyal harmonik ke-n dan I1 adalah nilai RMS dari sinyal fundamental.
Tegangan THD - sama seperti THDi, total distorsi harmonik tegangan dilambangkan dengan THDv.
tegangan-THDv
Di sini, Vn adalah tegangan harmonik ke-n dan V1 adalah tegangan sinyal fundamental. Distorsi harmonik total (THD) juga menganalisis perilaku nonlinier sistem dengan transformasi Fast Fourier (FFT).
Distorsi harmonik total lebih banyak suara (THDN) didefinisikan sebagai rasio nilai RMS dari sinyal fundamental terhadap nilai RMS harmonisa bersama dengan komponen noise.
Jadi, ini semua tentang Harmonik distorsi . Dari informasi di atas akhirnya, kita dapat menyimpulkan bahwa ini adalah parameter terpenting dalam sistem karena dapat melanggar sinyal keluaran. Dan ini dapat dianalisis dengan faktor THD dan dapat dikurangi dengan teknik dan perangkat yang tersedia di pasaran. Ini pertanyaan untuk Anda, apa saja aplikasi distorsi harmonik?
