संगणकाला कॅथोड किरण दोलनदर्शक जोडला असता विद्युत प्रवाहाचे तरंग विरूपित झालेले दिसतात. संगणक बंद करून विद्युत प्रवाहाचे तरंग तपासले असता ते शुध्द कंपस्वरूप (Pure sinusoidal) असे निदर्शनास येतात. संगणक हे अरेखित इलेक्ट्रॉनिक उपकरण (Nonlinear electronic device) असल्यामुळे या प्रणालीमध्ये कंपने मोठ्या प्रमाणात निर्माण होतात, म्हणजेच संगणक सुरू असताना हरात्मकतेमुळे तरंगांचे विरूपण (Distortion) होते.
हरात्मक विरूपणामुळे उद्भवणाऱ्या समस्या : गेल्या दोन दशकांमध्ये ऊर्जाक्षेत्राला काही समस्यांचा सामना करावा लागत आहे. हरात्मक विरूपण ही त्यांपैकी एक समस्या आहे. असे म्हटले जाते की, जेव्हा विद्युत ऊर्जा इलेक्ट्रॉनिकीच्या माध्यमातून नियंत्रित केली जाते तेव्हा उच्चस्तर हरात्मक कंपने तयार होतात. अशा उच्च निर्देशांकातील कंपनांमुळे हरात्मक विरूपण उत्पन्न होऊन पुढील समस्या उद्भवतात.
- विद्युत उपकरणे गरम होऊन जळून जाणे.
- निर्विद्युत (Neutral) तारेचे तापमान वाढून ती गरम होणे.
- विद्युत उपकरणे नादुरुस्त होऊन बंद पडणे.
- विद्युत ऊर्जा मापकाद्वारे चुकीचे ऊर्जामापन दर्शवणे.
- रोहित्र व वाहिन्यांवर चुकीचे दोषमापन होणे.
विद्युत हरात्मकतेची समस्या अलीकडच्या काळात ऊद्भवली असली, तरी तिचा शोध मात्र फार पूर्वी म्हणजे १९२३ मध्ये लागला. जर्मनीमध्ये काही अभियंते इलेक्ट्रॉनिक झडपांचा अभ्यास करत असताना त्यांना पटलावर अरेखीय तरंग दिसले. या लाटांना हरात्मक कंपने असे नाव देण्यात आले. तथापि त्या काळात अरेखीय भार फारसा अस्तित्वात नसल्यामुळे कंपनांची समस्या एवढी जाणवली नाही. तथापि नंतरच्या काळामध्ये जसजशी अरेखीय उपकरणे विकसित होत गेली, तसतशी हरात्मकतेची समस्या वाढत गेली. संगणकाच्या वाढत्या वापरामुळे प्रचंड प्रमाणात अरेखीय उपकरणे वाढत गेली. आता घरे, दुकाने, कार्यालये व कारखान्यांमध्ये अरेखीय उपकरणांचा वापर मोठ्या प्रमाणात होत आहे.
मूलभूत वारंवारतेचे पूर्णांक गुणक (Decimal integer) अशी हरात्मकतेची व्याख्या केली जाते. त्यामुळे f ही मूलभूत वारंवारता असल्यास 2f,3f, 4f… असे हरात्मक प्रवाह अथवा दाब घटक तयार होतील. भारतामध्ये मूलभूत वारंवारता ५० हर्ट्झ एवढी आहे, तर अमेरिकेसारख्या देशात वारंवारता ६० हर्ट्झ एवढी आहे.
अरेखीय भार असलेली उपकरणे : अरेखीय भार हा हरात्मक उत्पत्तीचा मुख्य स्रोत आहे. अरेखीय भार असणारी काही उपकरणे याप्रमाणे आहेत.
- इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे – उदा., विद्युत गृहरक्षक (Home protector), सूक्ष्मतरंग उष्णपेटिका/सूक्ष्मतरंगपेटी (Microwave oven).
- मर्क्युरी प्रज्योत उपकरणे – उदा., मर्क्युरी-प्रज्योत एकदिशकारक (Mercury arc rectifier), प्रज्योत दिवे (arc lamp).
- संगणकीय उपकरणे – उदा., संगणक फलक (Desktop computer), लॅपटॉप, एसएमपीएस/ निर्बाध वीजपूरक (UPS) व मुद्रणयंत्र (Printer).
दिवसेंदिवस वरील उपकरणांचा वापर वाढत चालला आहे, त्यामुळे हरात्मक विरूपण मोठ्या प्रमाणात वाढण्याची शक्यता आहे.
विद्युत हरात्मकतेचे मूल्यमापन : विद्युत हरात्मकतेचे मापन विद्युत प्रतिष्ठापनेतील पॉइंट ऑफ कॉमन कपलिंग येथे केले जाते. त्या अनुषंगाने बिलिंग मीटरजवळ मोजमाप करण्यात आलेली हरात्मक मूल्ये ग्राह्य मानली जातात.
पुढील उपकरणांद्वारे हरात्मकता मोजली जाते : (१) कॅथोड किरण दोलनदर्शक (Cathode Ray Oscilloscope), (२) अंकीय मीटर (Numeric meter) आणि (३) हरात्मक विश्लेषक (Harmonic Analyzer).
कॅथोड किरण दोलनदर्शकावर हरात्मक तरंग पाहता येतात. त्यांचा परमप्रसर (Amplitude) व कोन (Angle) अंकीय मीटरवर पाहता येतो. तथापि संपूर्ण पृथक्करण हरात्मक विश्लेषक या उपकरणाद्वारे करता येते. हरात्मक विश्लेषकावर शब्दस्वरूप (Text), तरंगस्वरूप (Wave) आणि स्तंभालेखस्वरूप (Bar chart) या तीन प्रकारांत माहिती उपलब्ध असते.
- प्रवाह व दाब यांचे मूलभूत, तिसरा, पाचवा असे पंचवीसपर्यंत घटक. हे तरंग एकत्र होतात आणि परिमाणात्मक तरंग (Resultant Wave) हा अरेखित स्वरूपाचा असतो.
- प्रवाह व दाब यांचा एकूण हरात्मक विरूपित गुणक, एकूण हरात्मक विकृती गुणक/टीएचडी (THD, Total harmonic distortion factor).
- विद्युत शक्तिगुणक (Power factor) व वारंवारता (Frequency).
- सामान्य आरएमएस प्रवाह व दाब (Irms व Vrms).
हरात्मक मापन मुख्यत्वे हरात्मक विरूपित गुणक या घटकाद्वारे केले जाते. यासाठी टीएचडी (प्रवाह) व टीएचडी (दाब) हे दोन घटक हरात्मक मापनासाठी उपयुक्त ठरतात.
इन्स्टिट्यूट ऑफ इलेक्ट्रिकल व इलेक्ट्रॉनिक्स इंजिनिअरिंग (IEEE) या संस्थेद्वारे केलेल्या शिफारशीनुसार टीएचडी (प्रवाह व दाब) पाच टक्क्यांपेक्षा अधिक असता कामा नये.
हरात्मक छानक (Harmonic filter) : जेथे हरात्मक विरूपित गुणकाचे प्रमाण पाच टक्क्यांहून अधिक असेल तेथे हरात्मक छानक बसविण्याची शिफारस केली जाते. या छानकाचे कार्य काहीसे अल्पपार्य छानकासारखे (Low pass filter) असते. त्यामध्ये मूलभूत घटकांना फक्त प्रवेश दिला जातो. मुख्यत्वे दोन प्रकारचे हरात्मक छानक उपलब्ध आहेत : हरात्मक सक्रिय छानक (Harmonic active filter) व हरात्मक निष्क्रिय छानक (Harmonic passive filter). विद्युत ग्राहकांच्या आवश्यकतेनुसार हरात्मक छानकाचे चयन करण्यात येते.
समीक्षण : सचिन शेलार