Total harmonisk forvrængning(THD) er et mål for mængden af ikke-lineær forvrængning i elektriske signaler. Det spiller en afgørende rolle inden for især lyd-, måle- og energiteknologi, da det gør det muligt at drage konklusioner om et signals renhed og kvalitet.
Total harmonisk forvrængning (THD) refererer til forholdet mellem overtoner og grundfrekvensen i et signal. Det er multipla af grundfrekvensen, som ikke ville forekomme i en ideel signalform – en ren sinusbølge. Disse ekstra frekvenser er forårsaget af ikke-lineære forvrængninger i komponenter eller kredsløb.
THD angives normalt i procent og viser, hvor meget et signal afviger fra det ideelle. En THD-værdi på 1 % betyder f.eks., at summen af overtoner svarer til 1 % af grundtonen. Jo lavere denne værdi er, jo “renere” er signalet.
Den samlede harmoniske forvrængning er resultatet af forholdet mellem de effektive værdier af overtonerne og grundtonen. Den afgørende faktor for beregningen er, hvor stærke de individuelle amplituder af overtonerne er i forhold til grundtonen.
For at analysere signalet opdeles det i dets frekvenskomponenter ved hjælp af en Fourier-transformation. Den mest almindelige metode er Fast Fourier Transform (FFT). Det gør det muligt at genkende præcis hvilke frekvenser – f.eks. ved en referencefrekvens på 1 kHz – der er indeholdt i signalet.
Moderne måleapparater viser THD-værdien direkte efter den interne beregning. Ud over procentsatsen vises frekvensspektret ofte også for at visualisere fordelingen af overtoner.
I praksis forårsages harmonisk forvrængning af ikke-lineære komponenter som f.eks. halvledere, transformatorer eller højttalere. Disse komponenter genererer yderligere frekvenskomponenter, som kan forvrænge det oprindelige signal.
Typiske anvendelsesområder:
I industrielle applikationer, som f.eks. frekvensomformere eller switching-strømforsyninger, kan en høj THD også have en negativ indvirkning på den elektriske strømkvalitet.
Udtrykket forvrængningsfaktor bruges ofte synonymt med total harmonisk forvrængning. Strengt taget er der dog forskelle. Forvrængningsfaktoren henviser ofte til forholdet mellem den ikke-lineære forvrængning og det samlede signal, mens THD specifikt tager højde for de harmoniske overtoner i forhold til grundfrekvensen.
Der er også den udvidede måleparameter THD+N (Total Harmonic Distortion plus Noise), som tager højde for støj i tillæg til overtoner. Denne specifikation er særlig almindelig inden for lyd- og måleteknologi, da den giver en mere realistisk gengivelse af den faktiske signalforvrængning.
Niveauet af THD afhænger af forskellige faktorer:
THD påvirkes af formen og størrelsen på den spænding, der tilføres systemet. Et konstant og rent spændingssignal bidrager væsentligt til at minimere forvrængningen.
Blandt andet bruges afbalancerede signalveje, aktive filtre, lineære forstærkere og negativ feedback til at reducere THD. Brugen af komponenter af høj kvalitet hjælper også med at minimere forvrængningen.
Afhængigt af anvendelsesområdet anses forskellige vejledende THD-værdier for at være acceptable:
| Anvendelse | Typisk THD-værdi |
|---|---|
| Hi-fi-lydforstærker | < 0,1 % |
| Netbaseret elektricitet (offentlig forsyning) | < 5 % |
| Radioteknologi / Mobilradio | < 1 % |
| Industrianlæg / netbelastning | < 8-10 % (tilladt) |
Standarder som IEC 61000 eller tilsvarende DIN-forskrifter definerer grænseværdier, især for industrielle anvendelser eller nettilslutning af apparater.
Total harmonisk forvrængning er et vigtigt mål for vurdering af signalkvalitet i elektriske og elektroniske systemer. Det beskriver andelen af harmonisk forvrængning, der er forårsaget af overtoner, og angives i procent eller dB.
Lav THD står for høj signalrenhed – og er derfor afgørende inden for områder som lydteknologi, måleteknologi, kommunikation og energiteknologi. Takket være moderne analysemetoder og målrettet systemdesign kan THD nu måles effektivt og minimeres – en afgørende faktor for kvalitet, effektivitet og sikkerhed.
+49 (0) 60 62 - 9 42 50 
info@bre-trafo.com