Ferorezonansas elektros grandinėse
1907 metais prancūzų inžinierius Josephas Bethenot paskelbė straipsnį „Apie rezonansą transformatoriuose“ (Sur le Transformateur? Résonance), kuriame pirmą kartą atkreipė dėmesį į ferorezonanso reiškinį.
Tiesiogiai terminą „ferorezonansas“ po 13 metų taip pat įvedė prancūzų inžinierius ir elektros inžinerijos mokytojas Paulas Bouchereau savo 1920 m. straipsnyje „Dviejų ferorezonanso režimų egzistavimas“ (Öxistence de Deux Régimes en Ferroresonance). Bouchereau išanalizavo ferorezonanso reiškinį ir parodė, kad grandinėje, susidedančioje iš kondensatoriaus, rezistoriaus ir netiesinio induktoriaus, yra du stabilūs rezonansiniai dažniai.
Todėl ferorezonanso reiškinys yra susijęs su indukcinio elemento netiesiškumu grandinės grandinėje... Netiesinis rezonansas, kuris gali atsirasti elektros grandinėje, vadinamas ferorezonansu, o jam atsirasti būtina, kad grandinėje būtų netiesinis induktyvumas ir įprastinė talpa.
Akivaizdu, kad ferorezonansas nėra būdingas tiesinėms grandinėms. Jei induktyvumas grandinėje yra tiesinis, o talpa netiesinė, tai galimas reiškinys, panašus į ferorezonansą.Pagrindinė ferorezonanso savybė yra ta, kad grandinei būdingi skirtingi šio netiesinio rezonanso režimai, priklausomai nuo trikdžių tipo.
Kaip induktyvumas gali būti netiesinis? Daugiausia dėl to, magnetinė grandinė Šis elementas pagamintas iš medžiagos, kuri netiesiškai reaguoja į magnetinį lauką. Paprastai šerdys yra pagamintos iš feromagnetų arba ferimagnetų, o kai Paul Bouchereau įvedė terminą „ferorezonansas“, ferimagnetizmo teorija dar nebuvo iki galo suformuota ir visos tokios medžiagos buvo vadinamos feromagnetais, todėl atsirado terminas „ferorezonansas“. netiesinio induktyvumo grandinėje rezonanso reiškinio.
Ferorezonansas įgauna rezonansą su prisotintu induktyvumu... Įprastoje rezonansinėje grandinėje talpinė ir indukcinė varžos visada yra lygios viena kitai, o vienintelė sąlyga viršįtampai arba viršsrovei atsirasti – svyravimai sutapti su rezonansiniu dažniu, tai tiesiog viena pastovi būsena ir lengva išvengti, nuolat stebint dažnį arba įvedant aktyvų pasipriešinimą.
Su ferorezonansu situacija yra kitokia. Indukcinė varža yra susijusi su magnetinio srauto tankiu šerdyje, pavyzdžiui, transformatoriaus geležinėje šerdyje, ir iš esmės gaunamos dvi indukcinės reaktyvinės varžos, priklausomai nuo situacijos soties kreivės atžvilgiu: tiesinė indukcinė ir soties indukcijos reaktyvumas. .
Taigi ferorezonansas, kaip ir rezonansas RLC grandinėje, gali būti dviejų pagrindinių tipų: srovių ferorezonansas ir įtampų ferorezonansas... Jungiant induktyvumą ir talpą nuosekliai, atsiranda įtampų ferorezonanso tendencija, esant lygiagrečiam jungimui, srovių ferorezonansas. Jei grandinė yra labai šakota, yra sudėtingų jungčių, tokiu atveju neįmanoma tiksliai pasakyti, ar joje bus srovės ar įtampos.
Ferorezonansinis režimas gali būti fundamentalus, subharmoninis, kvaziperiodinis arba chaotiškas…. Esant pagrindiniam režimui, srovių ir įtampų svyravimai atitinka sistemos dažnį, subharmoniniame režime srovės ir įtampos yra žemesnio dažnio, kuriam pagrindinis dažnis yra harmoninis. Kvaziperiodiniai ir chaotiški režimai yra reti. Ferorezonansinio režimo tipas, kuris atsiranda sistemoje, priklauso nuo sistemos parametrų ir pradinių sąlygų.
Ferorezonansas normaliomis trifazių tinklų eksploatavimo sąlygomis yra mažai tikėtinas, nes tinklą sudarančių elementų talpos sumažėja dėl maitinimo įvesties tinklo induktyvumo.
Tinkluose su neįžeminta neutrale ferorezonansas labiau tikėtinas esant nepilnos fazės režimui. Neutralio izoliacija lemia tai, kad tinklo talpa žemės atžvilgiu yra nuosekliai sujungta su galios transformatoriumi ir tokios sąlygos yra palankios ferorezonansui. Toks nepilnos fazės režimas, palankus ferorezonansui, atsiranda, kai, pavyzdžiui, nutrūksta viena iš fazių, yra nepilnas fazės įtraukimas arba asimetrinis trumpasis jungimas.
Elektros tinkle staiga atsiradęs ferorezonansas yra žalingas, gali sugadinti įrangą.Pavojingiausias yra pamatinis ferorezonanso režimas, kai jo dažnis sutampa su pagrindiniu sistemos dažniu. Subharmoninis ferorezonansas 1/5 ir 1/3 pagrindinio dažnio dažniuose yra mažiau pavojingas, nes srovės mažesnės. Taigi nemaža dalis elektros tinklų ir kitų elektros sistemų gedimų yra būtent susiję su ferorezonansu, nors iš pradžių priežastis gali atrodyti neaiški.
Pertraukos, jungtys, pereinamieji, žaibo banga gali sukelti ferorezonansą. Pasikeitus tinklo veikimo režimui arba dėl išorinio poveikio ar avarijos, gali atsirasti ferorezonansinis režimas, nors tai gali būti nepastebėta ilgą laiką.
Įtampos transformatorių pažeidimus dažnai sukelia būtent ferorezonansas, dėl kurio atsiranda destruktyvus perkaitimas dėl srovių, viršijančių visas įmanomas ribas, veikimo. Siekiant išvengti tokių problemų, susijusių su perkaitimu, imamasi techninių priemonių, susijusių su nuolatiniu ar laikinu aktyviųjų nuostolių padidėjimu rezonansinėje grandinėje, sumažinant rezonanso efektą. Tokios techninės priemonės apima, pavyzdžiui, tai, kad transformatoriaus magnetinė grandinė iš dalies pagaminta iš storų plieno lakštų.