Ферорезонанс в електрически вериги

През 1907 г. френският инженер Жозеф Бетено публикува статия „За резонанса в трансформаторите“ (Sur le Transformateur? Résonance), където за първи път обръща внимание на феномена ферорезонанс.

Директно терминът «ферорезонанс», 13 години по -късно, също е въведен от френски инженер и учител по електротехника Пол Бушеро в своята статия от 1920 г., озаглавена «Съществуването на два режима на ферорезонанс» (Öxistence de Deux Régimes en Ферорезонанс). Бушеро анализира явлението ферорезонанс и показа, че има две стабилни резонансни честоти във верига, състояща се от кондензатор, резистор и нелинеен индуктор.

Поради това, явлението ферорезонанс е свързано с нелинейността на индуктивния елемент във веригата на веригата… Нелинейният резонанс, който може да възникне в електрическа верига, се нарича ферорезонанс и за неговото възникване е необходимо веригата да съдържа нелинейна индуктивност и обикновен капацитет.

Очевидно ферорезонансът абсолютно не е присъщ на линейните вериги. Ако индуктивността във веригата е линейна и капацитетът е нелинеен, тогава е възможно явление, подобно на ферорезонанс. Основната характеристика на ферорезонанса е, че една верига се характеризира с различни режими на този нелинеен резонанс, в зависимост от вида на смущението.

Как индуктивността може да бъде нелинейна? Най -вече поради факта, че магнитна верига Този елемент е направен от материал, който реагира нелинейно на магнитно поле. Обикновено сърцевините са направени от феромагнетици или феримагнетици и когато терминът «ферорезонанс» е въведен от Пол Бушеро, теорията за феримагнетизма все още не е напълно оформена и всички материали от този вид се наричат ​​феромагнетици, така че възниква терминът «ферорезонанс» за обозначаване на явлението резонанс във верига с нелинейна индуктивност.

Ферорезонансът приема резонанс с наситена индуктивност… В конвенционална резонансна верига капацитивните и индуктивните съпротивления винаги са равни помежду си и единственото условие за възникване на пренапрежение или свръхток е съвпадението на трептенията с резонансната честота, това е само едно стабилно състояние и е лесно за да го предотвратите, като непрекъснато следите честотата или въвеждате активно съпротивление.

По -различна е ситуацията с ферорезонанса. Индуктивното съпротивление е свързано с плътността на магнитния поток в сърцевината, например в желязната сърцевина на трансформатора, и по принцип се получават две индуктивни реактивно съпротивления, в зависимост от ситуацията по отношение на кривата на насищане: линейна индуктивна реактивност и индукция на насищане реактивност.

Така че ферорезонансът, подобно на резонанса в RLC верига, може да бъде от два основни типа: ферорезонанс на токове и ферорезонанс на напрежения… При последователно свързване на индуктивност и капацитет има тенденция за ферорезонанс на напрежения, с паралелна връзка, за ферорезонанс на токове. Ако веригата е силно разклонена, има сложни връзки, тогава в този случай е невъзможно да се каже със сигурност дали в нея ще има токове или напрежения.

Ферорезонансният режим може да бъде основен, субхармоничен, квазипериодичен или хаотичен…. В основния режим колебанията в токовете и напреженията съответстват на честотата на системата.В субхармоничен режим токовете и напреженията имат по -ниска честота, за която основната честота е хармонична. Квазипериодичните и хаотичните режими са рядкост. Типът ферорезонансен режим, който възниква в системата, зависи от параметрите на системата и от началните условия.

Ферорезонансът при нормални експлоатационни условия на трифазни мрежи е малко вероятен, тъй като капацитетите на елементите, които изграждат мрежата, са намалени от индуктивността на захранващата входна мрежа.

В мрежи с незаземен неутрал е по-вероятно ферорезонансът да се появи в режим на непълна фаза. Изолацията на неутрала води до факта, че капацитетът на мрежата спрямо земята е последователен със силовия трансформатор и такива условия благоприятстват ферорезонанса. Такъв режим на непълна фаза, благоприятен за ферорезонанс, възниква, когато например една от фазите е счупена, има включване на непълна фаза или асиметрично късо съединение.

Ферорезонансът, който изведнъж се появи в електрическата мрежа, е вреден, може да доведе до повреда на оборудването. Най -опасен е основният режим на ферорезонанс, когато неговата честота съвпада с основната честота на системата. Субхармоничният ферорезонанс при честоти 1/5 и 1/3 от основната честота е по -малко опасен, тъй като токовете са по -малки. По този начин голям брой аварии в електрозахранващи мрежи и други електроенергийни системи са свързани именно с ферорезонанс, въпреки че в началото причината може да изглежда неявна.

Прекъсвания, връзки, преходни процеси, мълниеносно пренапрежение може да причини ферорезонанс. Промяна в режима на работа на мрежата или външно влияние или злополука могат да инициират ферорезонансен режим, въпреки че това може да не е забележимо за дълго време.

Повредата на трансформаторите на напрежение често се причинява именно от ферорезонанс, което води до разрушително прегряване поради действието на токове, надвишаващи всички възможни граници. За да се предотвратят подобни неприятности, свързани с прегряване, се предприемат технически мерки, свързани с постоянно или временно увеличаване на активната загуба в резонансната верига, свеждайки до минимум резонансния ефект. Такива технически мерки се състоят например в това, че магнитната верига на трансформатора е направена частично от дебели стоманени листове.