Wat zijn harmonische vervormingen en hoe zijn deze te voorkomen?

Kwaliteit beoordelen voorbij de standaard specificaties

Efficiëntie van led-verlichting wordt vaak beoordeeld op de lumen/watt verhouding (lm/W). Spreken we over kwaliteit dan kan dit in twee categorieën omschreven worden:

1. Weergave, onder andere kleurtemperatuur (Kelvin), kleurechtheid (CRI), kleurverdeling (SDCM).
2. Verbruik, onder andere de lumen/watt verhouding (lm/W), powerfactor (PF), en harmonische vervormingen (HD).

Met dit artikel wordt dieper ingegaan op de nadelige gevolgen van harmonische vervormingen op apparatuur en stroomtoevoer van verlichting.

Harmonische vervormingen en netvervuiling

Drivers voor led-verlichting, met een capacitieve (condensator), inductieve (spoel) en/of niet lineaire (elektronica) werking, hebben een stroomafname die niet in fase en eventueel niet gelijkvormig is met de spanning.

Dit betekent dat de powerfactor lager is dan 1. Naast het “werkelijke” opgenomen vermogen (W) is er dus ook een schijnbaar vermogen (S), oftewel blindstroom.

De afwijking kan een faseverschuiving zijn tussen stroom en spanning, of een stroom-afname die niet sinusvormig is. Een combinatie van beide verschijnselen is ook mogelijk.

Indien deze stroomafname een andere vorm heeft dan de spanning, dan vormt dit harmonische stromen in het net. Harmonische stromen zijn nutteloze stromen op veelvouden van de 50Hz netfrequentie. Hierdoor wordt netvervuiling veroorzaakt.

Vooral de powerfactor boosdoener bij consumenten verlichting

Vooral led-verlichting die bedoelt is voor huishoudelijke toepassingen hebben een zeer lage powerfactor tussen de 0,1 en 0,5. Een powerfactor van 0,1 bij een led-lamp betekent dat het werkelijke vermogen 10x groter is dan het watt vermogen (p). De lage powerfactor wordt met name veroorzaakt door de aanwezigheid van harmonische stromen. De toepassing van goedkope elektronica in led-verlichting zorgen veelal voor deze fluctuaties, omdat er grotere toleranties worden gehanteerd.

Wat zijn de risico’s van netvervuiling, door harmonische stromen?

Het is van belang dat apparaten aangesloten op het publieke net de netvervuiling zoveel mogelijk beperken om de negatieve effecten zoals extra energiegebruik, warmteontwikkeling en storingen te vermijden.

• Aanwezigheid van hoge frequenties kan oververhitting veroorzaken in kabels.
• Hogere belasting op het systeem, die storingen kan veroorzaken bij alle aangesloten apparatuur.
• Er kunnen trillingen ontstaan in transformatoren, gevolg is dat deze hoorbaar geluid gaan produceren.

Harmonische vormingen voorkomen of tegengaan.

Er zijn meerdere manieren om maatregelen te nemen tegen harmonische vervormingen. Vanuit de toepassing van led-verlichting is het belangrijk dat de verlichting die aangesloten wordt een hoge powerfactor heeft. Om ervoor te zorgen dat harmonische stromen worden vermindert is het mogelijk om filters bij de driver toe te passen.

Een andere manier om harmonische vervormingen te voorkomen is door het vergroten van de doorsneden van de kabel. Als gevolg wordt de kabel minder warm. Het verlies in de kabel wordt geremd en er wordt meer weerstand geboden tegen de nadelige gevolgen van het afnemen van de isolatieweerstand van een kabel.

Tot slot kunt u actieve of passieve filters toepassen (spoelen en condensatoren) om harmonische vervormingen tegen te gaan.