Harmònic

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca

En acústica i telecomunicacions, un harmònic d'una ona és una de les freqüències que componen un so o un senyal. Es tracta d'un múltiple enter de la freqüència fonamental de l'ona. Per exemple, si la freqüència fonamental és f, els harmònics tenen freqüències f, 2f, 3f, 4f, etc.

Els harmònics tenen la propietat de ser tots periòdics amb el mateix període que la freqüència fonamental, i per tant la suma dels harmònics també és periòdica amb el mateix període. Els harmònics es troben igualment espaiats, a la distància donada per la freqüència fonamental, i poden ser trobats sumant repetidament aquesta freqüència. Per exemple, si la freqüència fonamental és 25Hz, les freqüències harmòniques són 25Hz, 50Hz, 75Hz, etc.

Acústica[modifica | modifica el codi]

Els harmònics són els que generen el timbre característic d'una font de so (ja sigui una veu humana, un instrument musical, etc.). Són els que permeten diferenciar un tipus d'instrument d'un altre, o reconèixer el timbre de la veu d'una persona.

Els harmònics més alts són inaudibles, i el que dóna diferents timbres a diferents instruments és l'amplitud i la ubicació dels primers harmònics i els parcials. I les diferents trajectòries de les ones sonores de dos instruments tocant a l'uníson és el que permet a l'oient percebre'ls com dos instruments separats.

Per exemple, si dos instruments executessin la nota do 3 (la tecla blanca central d'un piano, encara que musicalment parlant seria do cinc), l'ona fonamental d'ambdós tindria la mateixa freqüència (en aquest exemple 264 Hz o cicles per segon). Els seus timbres són diferents perquè cada un produeix una alçada d'harmònics diferents.

Sèrie d'harmònics[modifica | modifica el codi]

Quan s'executa una nota en un instrument musical es genera una ona de pressió d'aire. Aquesta ona sonora està acompanyada per una sèrie d'harmònics, que li donen a l'instrument el seu timbre particular. Cada harmònic d'aquesta sèrie té una amplitud (volum o força del so) diferent. Per exemple al clarinet són més forts els harmònics imparells (el 1r, el 3r, el 5è, el 7è, etc.).

A partir del cinquè harmònic, tots els harmònics imparells sonen lleugerament desafinats pel que fa al temperament igual (que és el sistema d'afinació d'ús estàndard en la fabricació d'instruments des del segle XIX).

La sèrie d'harmònics de do.

Aquesta és la sèrie dels primers harmònics (que justament són els principals):

Nombre de harmònic Freqüència Nota Interval
primer harmònic 66 Hz do 1 To fonamental (el primer do a l'esquerra del piano)
segon harmònic 132 Hz do 2 Octava
tercer harmònic 198 Hz sol 2 Quinta justa
quart harmònic 264Hz do 3 Octava
cinquè harmònic 330 Hz mi 3 Tercera
sisè harmònic 396 Hz sol 3 Quinta, una octava per sobre del 3r
setè harmònic 462 Hz si b 3 Sèptima menor (molt desafinada)
vuitè harmònic 528 Hz do 4 Octava
novè harmònic 594 Hz re 4 Segona, una quinta sobre el 6è
desè harmònic 660 Hz mi 4 Tercera, octava del 5è
onzè harmònic 726 Hz fa# 4 Quarta augmentada
dotzè harmònic 792 Hz sol 4 Quinta justa, una octava sobre el 6è
tretzè harmònic 858 Hz la 4 Sexta gran (molt desafinada)
catorzè harmònic 924 Hz si b 4 Sèptima menor (molt desafinada, igual que el 7è)
quinzè harmònic 990 Hz si 4 Sèptima major, una quinta sobre el 10è
setzè harmònic 1.056 Hz do 5 Octava
Taula d'harmònics.

Afinació amb harmònics[modifica | modifica el codi]

Els harmònics s'han utilitzat com a base dels diferents sistemes d'afinació com l'Afinació justa, o l'Afinació pitagòrica. S'usen per a l'afinació de tots els instruments musicals, prenent una nota com a referència (donada per un diapasó, per exemple) a partir de la qual, i amb relació a la sèrie d'harmònics, es poden afinar les altres, seguint les proporcions de l'Afinació desitjada.

Parcials[modifica | modifica el codi]

Els sobretons les freqüències dels quals no són múltiples enters de la freqüència fonamental no s'anomenen harmònics sinó "parcials". A diferència dels instruments de vent i corda, els instruments de percussió acostumen a tenir espectres no harmònics. Entre ells, les campanes són dels que tenen parcials no harmònics més perceptibles.

Electricitat[modifica | modifica el codi]

En sistemes elèctrics de corrent altern els harmònics són, igual que en acústica, freqüències múltiples de la freqüència fonamental de treball del sistema i l'amplitud va decreixent a mesura que augmenta el múltiple. En el cas de sistemes alimentats per la xarxa de 50 Hz, poden aparèixer harmònics de 100, 150, 200, etc Hz

Els components harmònics es defineixen (segons la Comissió Electrotècnica Internacional (IEC 60050)) com un component d'ordre superior a 1 de la sèrie de Fourier d'una quantitat periòdica [IEV 161-02-18].

Quan es parla dels harmònics a les instal·lacions d'energia, són els harmònics de corrent dels més preocupants, ja que són corrents que generen efectes negatius. És corrent treballar únicament amb valors corresponents a la distorsió harmònica total (THD).

http://www.leonardo-energy.org/espanol/?page_id=32 Tipus d'equips que generen harmònics:

  • Fonts d'alimentació de funcionament commutat (SMPS)
  • Estabilitzadors electrònics de dispositius d'il·luminació fluorescent
  • Petites unitats de Sistemes d'Alimentació Ininterrompuda (SAI o UPS)
  • En càrregues trifàsiques: motors de velocitat variable i grans unitats d'UPS[1]

Problemes produïts pels harmònics:

  • Sobrecàrrega dels conductors neutres
  • Sobreescalfament dels transformadors
  • Trets intempestius dels interruptors automàtics
  • Sobrecàrrega dels condensadors de correcció del factor de potència

Mètodes per reduir els harmònics:

  • Filtres passius
  • Transformadors d'aïllament
  • Solucions actives[2]

Vegeu també[modifica | modifica el codi]

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. http://www.leonardo-energy.org/espanol/lee-guia_calidad/Guia% 20Calidad% 203-1% 20Armonicos.pdf Harmònics: causes i efectes
  2. Guia de la Qualitat Elèctrica