Ferroresonants elektriahelates
1907. aastal avaldas prantsuse insener Joseph Bethenot artikli "On Resonance in Transformers" (Sur le Transformateur? Résonance), kus ta juhtis esmakordselt tähelepanu ferroresonantsi fenomenile.
Otseselt, 13 aastat hiljem võttis termini "ferroresonants" kasutusele ka prantsuse insener ja elektrotehnika õpetaja Paul Bouchereau oma 1920. aasta artiklis pealkirjaga "Kahe Ferroresonantsi režiimi olemasolu" (Öxistence de Deux Régimes en Ferroresonance). Bouchereau analüüsis ferroresonantsi fenomeni ja näitas, et kondensaatorist, takistist ja mittelineaarsest induktiivpoolist koosnevas vooluringis on kaks stabiilset resonantssagedust.
Seetõttu on ferroresonantsi nähtus seotud induktiivse elemendi mittelineaarsusega ahela ahelas... Mittelineaarset resonantsi, mis võib tekkida elektriahelas, nimetatakse ferroresonantsiks ja selle esinemiseks on vajalik, et vooluahel sisaldaks mittelineaarset induktiivsus ja tavaline mahtuvus.
Ilmselgelt ei ole ferroresonants lineaarsetele ahelatele omane. Kui induktiivsus ahelas on lineaarne ja mahtuvus mittelineaarne, siis on võimalik ferroresonantsile sarnane nähtus.Ferroresonantsi peamine omadus on see, et ahelat iseloomustavad selle mittelineaarse resonantsi erinevad režiimid, olenevalt häire tüübist.
Kuidas saab induktiivsus olla mittelineaarne? Peamiselt tänu sellele, magnetahel See element on valmistatud materjalist, mis reageerib magnetväljale mittelineaarselt. Tavaliselt on südamikud valmistatud ferromagnetitest või ferrimagnetitest ja kui Paul Bouchereau võttis kasutusele termini "ferroresonants", ei olnud ferrimagnetismi teooria veel täielikult välja kujunenud ja kõiki seda tüüpi materjale nimetati ferromagnetiteks, mistõttu tekkis termin "ferroresonants". resonantsi nähtus mittelineaarse induktiivsusega ahelas.
Ferroresonants võtab resonantsi küllastunud induktiivsusega... Tavalises resonantsahelas on mahtuvuslik ja induktiivne takistus alati üksteisega võrdsed ning ainsaks tingimuseks liigpinge või liigvoolu tekkimiseks on võnkumiste vastavus resonantssagedusele, see on lihtsalt üks püsiseisund ja seda on lihtne vältida, jälgides pidevalt sagedust või rakendades aktiivset takistust.
Ferroresonantsiga on olukord teine. Induktiivtakistus on seotud magnetvoo tihedusega südamikus, näiteks trafo raudsüdamikus ja põhimõtteliselt saadakse kaks induktiivreaktiivsust, olenevalt olukorrast küllastuskõvera suhtes: lineaarne induktiivreaktants ja küllastusinduktsiooni reaktants. .
Nii et ferroresonants, nagu ka resonants RLC vooluringis, võib olla kahte põhitüüpi: voolude ferroresonants ja pingete ferroresonants... Induktiivsuse ja mahtuvuse järjestimisel ühendamisel on tendents pingete ferroresonantsiks, paralleelühenduse korral, voolude ferroresonants. Kui vooluahel on väga hargnenud, seal on keerulised ühendused, siis sel juhul ei saa kindlalt öelda, kas selles on voolusid või pingeid.
Ferroresonantsrežiim võib olla fundamentaalne, subharmooniline, kvaasiperioodiline või kaootiline…. Põhirežiimis vastavad voolude ja pingete kõikumised süsteemi sagedusele Subharmoonilises režiimis on voolud ja pinged madalama sagedusega, mille puhul on põhisagedus harmooniline. Kvaasiperioodilised ja kaootilised režiimid on haruldased. Süsteemis esineva ferroresonantsrežiimi tüüp sõltub süsteemi parameetritest ja algtingimustest.
Ferroresonants kolmefaasiliste võrkude tavapärastes töötingimustes on ebatõenäoline, kuna võrku moodustavate elementide mahtuvusi vähendab toite sisendvõrgu induktiivsus.
Maandamata neutraaliga võrkudes tekib mittetäieliku faasi režiimis ferroresonants tõenäolisemalt. Nulli isoleerimine viib selleni, et võrgu mahtuvus maanduse suhtes on jõutrafoga jadamisi ja sellised tingimused soodustavad ferroresonantsi. Selline ferroresonantsile soodne mittetäielik faasirežiim tekib siis, kui näiteks üks faasidest on katki, esineb mittetäielik faasisulg või asümmeetriline lühis.
Elektrivõrku ootamatult tekkinud ferroresonants on kahjulik, võib põhjustada seadmekahjustusi.Kõige ohtlikum on ferroresonantsi põhirežiim, kui selle sagedus langeb kokku süsteemi põhisagedusega. Subharmooniline ferroresonants sagedustel 1/5 ja 1/3 põhisagedusest on vähem ohtlik, kuna voolud on väiksemad. Seega on suur hulk rikkeid elektrivõrkudes ja muudes elektrisüsteemides just nimelt ferroresonantsiga seotud, kuigi esialgu võib põhjus tunduda ebaselge.
Katkestused, ühendused, siirded, välgulöök võib põhjustada ferroresonantsi. Võrgu töörežiimi muutus või väline mõju või õnnetus võib käivitada ferroresonantsrežiimi, kuigi see ei pruugi olla pikka aega märgatav.
Pingetrafode kahjustused on sageli põhjustatud just ferroresonantsist, mis põhjustab kõiki võimalikke piire ületavate voolude toimel hävitavat ülekuumenemist. Selliste ülekuumenemisega seotud probleemide vältimiseks rakendatakse tehnilisi abinõusid, mis on seotud resonantsahela aktiivkao püsiva või ajutise suurenemisega, minimeerides resonantsefekti. Sellised tehnilised meetmed seisnevad näiteks selles, et trafo magnetahel on osaliselt valmistatud paksudest teraslehtedest.