Totale harmonische vervorming(THD) is een maat voor de hoeveelheid niet-lineaire vervorming in elektrische signalen. Het speelt een doorslaggevende rol in audio-, meet- en energietechnologie in het bijzonder, omdat er conclusies uit getrokken kunnen worden over de zuiverheid en kwaliteit van een signaal.
Totale Harmonische Vervorming (THD) verwijst naar de verhouding tussen harmonischen en de fundamentele frequentie van een signaal. Dit zijn veelvouden van de fundamentele frequentie die niet zouden voorkomen in een ideale signaalvorm – een zuivere sinusgolf. Deze extra frequenties worden veroorzaakt door niet-lineaire vervormingen in componenten of circuits.
THD wordt meestal uitgedrukt in een percentage en geeft aan hoeveel een signaal afwijkt van het ideaal. Een THD-waarde van 1% betekent bijvoorbeeld dat de som van de harmonischen overeenkomt met 1% van de grondtoon. Hoe lager deze waarde, hoe “schoner” het signaal.
De totale harmonische vervorming is het resultaat van de verhouding tussen de effectieve waarden van de harmonischen en de grondtoon. De doorslaggevende factor voor de berekening is hoe sterk de individuele amplitudes van de harmonischen zijn in verhouding tot de grondtoon.
Om het signaal te analyseren, wordt het opgesplitst in zijn frequentiecomponenten met behulp van een Fouriertransformatie. De meest gebruikte methode is de Fast Fourier Transform (FFT). Hiermee is het mogelijk om precies te herkennen welke frequenties – bijvoorbeeld bij een referentiefrequentie van 1 kHz – het signaal bevat.
Moderne meetapparaten geven de THD-waarde direct na de interne berekening weer. Naast het percentage wordt vaak ook het frequentiespectrum weergegeven om de verdeling van harmonischen te visualiseren.
In de praktijk wordt harmonische vervorming veroorzaakt door niet-lineaire componenten zoals halfgeleiders, transformatoren of luidsprekers. Deze componenten genereren extra frequentiecomponenten die het originele signaal kunnen vervormen.
Typische toepassingsgebieden:
In industriële toepassingen, zoals frequentieregelaars of schakelende voedingen, kan een hoge THD ook een negatieve invloed hebben op de elektrische stroomkwaliteit.
De term vervormingsfactor wordt vaak synoniem gebruikt met totale harmonische vervorming. Strikt genomen zijn er echter verschillen. De vervormingsfactor verwijst vaak naar de verhouding van de niet-lineaire vervorming tot het totale signaal, terwijl THD specifiek rekening houdt met de harmonischen in verhouding tot de fundamentele frequentie.
Er is ook de uitgebreide meetparameter THD+N (Total Harmonic Distortion plus Noise), die naast harmonischen ook rekening houdt met ruis. Deze specificatie is vooral gebruikelijk in de audio- en meettechnologie, omdat het een realistischere weergave van de werkelijke signaalvervorming geeft.
Het THD-niveau hangt af van verschillende factoren:
THD wordt beïnvloed door de vorm en grootte van de spanning die op het systeem wordt gezet. Een constant en schoon spanningssignaal draagt aanzienlijk bij aan het minimaliseren van vervorming.
Er worden onder andere gebalanceerde signaalpaden, actieve filters, lineaire versterkers en negatieve terugkoppeling gebruikt om de THD te verminderen. Het gebruik van hoogwaardige componenten helpt ook om vervorming te minimaliseren.
Afhankelijk van het toepassingsgebied worden verschillende THD-richtwaarden als acceptabel beschouwd:
| Toepassing | Typische THD-waarde |
|---|---|
| Hifi-audioversterker | < 0,1 % |
| Elektriciteitsnet (openbare voorziening) | < 5 % |
| Radiotechnologie / mobiele communicatie | < 1 % |
| Industriële installaties / netbelasting | < 8-10 % (toelaatbaar) |
Normen zoals IEC 61000 of overeenkomstige DIN-voorschriften definiëren grenswaarden, met name voor industriële toepassingen of de netaansluiting van apparaten.
Totale harmonische vervorming is een belangrijke maat voor het beoordelen van de signaalkwaliteit in elektrische en elektronische systemen. Het beschrijft het deel van de harmonische vervorming dat veroorzaakt wordt door harmonischen en wordt uitgedrukt in procenten of dB.
Lage THD staat voor hoge signaalzuiverheid – en is daarom essentieel op gebieden zoals audiotechnologie, meettechnologie, communicatie en energietechnologie. Dankzij moderne analysemethoden en een gericht systeemontwerp kan THD nu efficiënt gemeten en geminimaliseerd worden – een beslissende factor voor kwaliteit, efficiëntie en veiligheid.
+49 (0) 60 62 - 9 42 50 
info@bre-trafo.com