TELKOM NIKA Indonesia n  Journal of  Electrical En gineering   Vol. 12, No. 10, Octobe r 20 14, pp. 7249  ~ 725 2   DOI: 10.115 9 1 /telkomni ka. v 12i8.634 7          7249     Re cei v ed Ma y 31, 201 4; Revi sed  Jul y  2 7 , 2014; Acce pted Augu st 15, 2014   Generation and Analysis of Harmonic for Various  Combinations of Non-linear Load      Su v a brata M u kherjee 1 , Kunal Cha k ra bort y * 1 , Rahul Raush a n 2 , Dipak Kum a r Dut t a 3   1 Departme n t of Electrical En gi neer ing, NSH M  Kno w l edg e Camp us   Durg apur, W e s t  Bengal,7 13 21 2, India, Ph./F ax: 03 43-2 5 3 3 8 13/03 43- 253 40 25   1 Departme n t of Electrical En gi neer ing,  IMPS Coll eg e of Engi neer ing & T e chnol og y  Mald a, W e st Beng al,7 321 03,  India,  Ph./F ax:  035 12-2 7 1 5 5 5 /035 12-2 7 8 1 1 5   2 Departme n t of Electrical En gi neer ing,  IMPS Coll eg e of Engi neer ing & T e chnol og y  Mald a, W e st Beng al,7 321 03,  India,  Ph./F ax:  035 12-2 7 1 5 5 5 /035 12-2 7 8 1 1 5   3 Departme n t of Computer Sci ence & En gin e e rin g , IMPS Colleg e  of Eng i ne erin g & T e chnolog y  Mald a,W e st Benga l,73 210 3, Indi a,  Ph./F ax: 035 12-2 7 1 5 5 5 /035 12-2 7 8 1 1 5   *Corres p o ndi n g  author, e-ma i l : elec.en g g 0 7 @ gmai l.com 1 , kuna lin dia n 0 0 3 @ gmai l.com 1 ,  rahu lraus ha n2 012 @gma il.co m 2 , dddipak 76 @gmai l .com 3      A b st r a ct     T h is p aper  ref e rs to  a co mp arative  study  of  the  har mo ni cs ge nerate d   by n on-l i ne ar l oads  lik e   compact fluor e scent la mps (C F L ). T h is w o rk  is carri e d  out b y  me asuri ng th e freque ncy ac ross the sup p l y   line  by  us ing   CF L a l on g w i t h  a  resistiv e  l oad.  Here  CF L ar e us ed  as  they  are  no n - line a r  loa d s  a nd  generate frequencies of ve ry high value. We have us ed three CFL of  different ratings such as 5Watt,  14W att and 2 0 W att.     Ke y w ords :  ha rmo n ics, ne utral lin e, no n-li ne ar loa d     Co p y rig h t   ©  2014 In stitu t e o f  Ad van ced  En g i n eerin g and  Scien ce. All  rig h t s reser ve d .       1.    Introducti on                  The mathemati c al  definition of  harm oni cs,   gene rally me an when  we  use th e inte gral  orde rs of fun damental freq uen cie s . In powe r  sy stem  harm oni cs: th e cu rre nts o r  the voltages  are  having  with frequ en cie s  that are integ e r multip l e s  (h=0, 1,  2… N) of the fu nd amental  power  freque ncy [1 -2]. Whe n  a  switchi ng  po wer  sup p ly di storts the  cu rre n t, harm oni cs at multiple s  of  the po wer lin e freq uen cy  are g ene rate d. Two  sig n ificant  con s e q uen ce s ari s e  as a  re sult  of  harm oni c ge n e ration.  First, be cau s e  of f i nite impe dan ce s of  po wer line s , voltag e variatio ns a r e  gene rated th at other eq ui pment on the  line must tol e rate. Secon d , when  gen erated i n  a th ree - pha se sy ste m  [3-6], harmonics may  cau s e ove r h e a ting of neutral lines, be ca use n eutral lines  are  not fu sed  or protecte d  by circuit  bre a ke rs.T hu s o v erheatin g of  neutral  cond u c tors in  a  thre e- pha se lin e ca n ca use a  sig n ificant  safet y  haza r d  and  dama ge the  total elect r ica l  netwo rk [4-6].  Such d a magi ng occu rren ces a r e u s uall y  attribut able  to the use of  single - ph ase  loads  attach ed  to three - p h a s e or si ngle - p hase  wirin g   system s.  Excessive ne utral current i s  ca used by t h e   existen c e of "triplen" ha rm onics [2-6], which a dd in serie s  in the n eutral line.            Figure 1. Current and Volt age Waveforms for Non - linear L oad     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 10, Octobe r 2014:  724 9  – 7252   7250                                                   Figure 2. Fund am ental and 3 rd H armoni cs         It is found tha t  the current  distortio n s  are rela te d to the re ctifier vo ltage gain M,  whi c h is  defined a s :         Whe r e, V 0  i s   rectifie r out pu t voltage an d  V lp  is in put li ne-lin e p e a k   voltage. The   highe r the  M  is ,  the lower th e  harm oni cs  b e com e . A larger M  mea n s  a hi gh o u t put voltage,  yielding a  hi g h   voltage stre ss on the devi c e s .      Figure 3. A Single-switch T h ree - p h a s e Boost Rectifier      2. Triplen Ha rmonics   Triple n ha rm onics a r e th ose  harmoni cs th at are  odd multipl e  of three ti mes the  fundame n tal, i.e.,  3 rd  , 9 th  , 15 th  , 21 st  h a rmonics  etc.In  low-voltage   distrib u tion li ne of the  thre e - pha se fou r -wi r e  system [3 -6], the neutra l con d u c to r  current in cre a s e s  by the  cu rre nt mainly  on   third  harmoni c  wave  whi c h  doe s not  ha ve the  pha se  rotatio n  u n d e r th e  con d ition  while  bal a n ce   of the load i s  removed, at  the time of the  harmoni c g eneration e q uipment i s  co ntained fo r the   load. The in cre a se of su ch current in  neutral con ducto r is ma de to increa se the wavef o rm  distortio n  of receivin g end  voltage, and  due to this va riou s wavefo rm interfere n ces are ari s in g .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Gene ration &  Analysi s of Harm onic for V a riou s  Com b ination s  of… (Suvab rata M u kh erje e)  7251 3. Experimental Setup   Table 1. Auto -tran s fo rmer  without Lo ad         Table 2. Auto -tran s fo rmer  with a 14 watt CFL Lam p         Table 3. Co n necte d with Auto-tra nsfo rm er with 20  wa tt CFL Lamp              Table 4. Co n necte d with Auto-tra nsfo rm er with 5 watt and 20 watt CFL La mp in  Parallel               Figure 4. Experime n tal Setup for Ob se rving  Harmoni cs G eneration wit h  a Non - line a r  Load  (20 watt CFL )   Figure 5. Experime n tal Setup for Ob se rving  Harmoni cs G eneration wit h  a Non - line a r  Load  (pa r allel  CFL  for 5 watt & 20 watt)               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 10, Octobe r 2014:  724 9  – 7252   7252 4. Results a nd Discu ssi on  The Comp arative study b e twee n the d i fferent  non -li near l oad s al ong  with the  different  line voltage s are  do ne i n  Elect r ical  Machi ne  Lab orato r y in  NSHM Kno w l edge  Ca mpu s ,  Durgap ur,  West Be ngal, I ndia &  IMPS Coll ege  of  Enginee ring   & Te chnol og y,Malda, We st  Bengal, India.  All frequen ci es are mea s u r ed with the h e lp of a digita l multimeter.  It was fou nd t hat, in no lo a d , the line fre quen cy will  b e  4.72-7.65K Hz fo r a lin e voltage of  ac  220 -24 0 V.After con n e c ting  14  wat t  CFL, the  li ne fre que ncy  increa se s f r om 0.05 0KHz-  0.182KHz.   For conn ectin g  20 watt CF L, the line fre quen cy incre a se s from 5 0 H z-16 8Hz for a supply   voltage ranges from ac  70V-24 0V.It was  also observed that, fo r  connecting t w o  CFL of 5  watt  and 20 watt,  the line frequency more  or less constant with a volt age variation of  ac 70V - 240V.  Table 1 to Ta ble 4 identifie s all these variation s .      5.  Conclusi on                      The harmoni c disto r t i on prin cip a lly occu rs fro m  nonline a r type loads. T he appli c atio n of  power  ele c tronics i s   ca u s ing  in cre a sed level   of  harm oni cs d ue to  switch ing p hen ome na.  Harmoni c di stortion  can  cause serio u s failure, a c cid ent and  dam aging  pro b le ms to the  ci rcuit.  Thus ha rmo n ics  are impo rt ant as pe ct of  power o p e r ati on that  requi res mitig a tion  and mini mizi ng   solutio n . In future we will  sort out different a s pe ct s in circuit d e sig n  for optimizing h a rm onic  af f e ct s.       Referen ces   [1]  Arindam Dutta,  T i rtharaj Sen, S Sengupta. Redu ction  in Total Harm onic  Dis tortion in a Non-Linear   Loa d  w i t h   Har m onic  Injecti o n  Metho d .  Inter natio nal  Jo urn a l  of Rec ent T r ends  in  En gin eeri ng.  20 09;  1(4): 85-8 9 .  [2] RL  Boy l estad,  Introductory C i r c uit Analys is , 12 th  Edition, Pre n tice Ha ll Pub l i s hers Ltd. 20 0 3 .     [3]  DSL Simo netti,  J Sebasti an,  J Uced a. Sing l e -S w i tch T h re e-Phas e Po w e r F a ctor Prere gul ator un der  Varia b le S w itc h in g F r equ enc y a nd Disc onti nuo us Input C u rrent.  Conf erence Recor d  IEEE PESC .  199 3: 657- 662.   [4]  JW  Kolar, H Ertl, F C  Z a ch. Space Vector-B a s ed An al ytica l  Anal ys is of the  I nput Curre nt Distortio n of a   “T hree-Phase  Disconti n u ous- M ode Bo ost R e ctifier S y stem .  Conference  Recor d  IEEE PESC . 199 3:  696- 703.   [5]  S Gataric, D Boro yev i ch, F C  Lee. S o ft-Sw itc h e d  Sin g le -S w i tc h T h ree-Phase  Rectifie r  w i t h  Po w e r   F a ctor Correcti on.  Confer enc e Recor d  IEEE APEC . 1994: 738- 744.   [6]  M Sed i gh y,  F P  Da w s on.   Si ngl e-Sw itch T h ree-Ph ase  Po w e r F a ctor Co rrection.  Conf e r ence   Rec o r d   IEEE IPEC, 1995: 293- 29 7.            Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.