Ферорезонанца у електричним колима
Француски инжењер Жозеф Бетено је 1907. године објавио чланак „О резонанцији у трансформаторима” (Сур ле Трансформатеур? Ресонанце), где је први скренуо пажњу на феномен ферорезонанце.
Директно, термин «ферорезонанца», 13 година касније, такође је увео француски инжењер и наставник електротехнике Пол Бушеро у свом чланку из 1920. под насловом «Постојање два режима ферорезонанце» (Окистенце де Деук Регимес ен Ферроресонанце). Боуцхереау је анализирао феномен ферорезонанце и показао да постоје две стабилне резонантне фреквенције у колу које се састоји од кондензатора, отпорника и нелинеарне индуктора.
Дакле, феномен ферорезонанце је везан за нелинеарност индуктивног елемента у колу кола... Нелинеарна резонанца која се може јавити у електричном колу назива се ферорезонанца, а за њен настанак је потребно да коло садржи нелинеарне индуктивност и обични капацитет.
Очигледно, ферорезонанција апсолутно није својствена линеарним колима. Ако је индуктивност у колу линеарна, а капацитивност нелинеарна, онда је могућа појава слична ферорезонанцији.Главна карактеристика ферорезонанце је да коло карактеришу различити модови ове нелинеарне резонанце, у зависности од врсте поремећаја.
Како индуктивност може бити нелинеарна? Углавном због чињенице да магнетно коло Овај елемент је направљен од материјала који нелинеарно реагује на магнетно поље. Обично су језгра направљена од феромагнета или феримагнета и када је појам «ферорезонанца» увео Паул Боуцхереау, теорија феримагнетизма још није била у потпуности формирана и сви материјали ове врсте су названи феромагнети, па је настао термин «ферорезонанца» за означавање феномена резонанције у колу са нелинеарном индуктивношћу.
Ферорезонанса узима резонанцију са засићеном индуктивношћу... У конвенционалном резонантном колу, капацитивни и индуктивни отпори су увек једнаки један другом, а једини услов за појаву пренапона или прекомерне струје је да осцилације одговарају резонантној фреквенцији, ово је само једно стабилно стање и лако га је спречити, континуираним праћењем фреквенције или увођењем активног отпора.
Ситуација са ферорезонанцом је другачија. Индуктивни отпор је повезан са густином магнетног флукса у језгру, на пример у гвозденом језгру трансформатора, а у основи се добијају две индуктивне реактансе, у зависности од ситуације у погледу криве засићења: линеарна индуктивна реактанса и реактанса индукције засићења. .
Дакле, ферорезонанција, као и резонанција у РЛЦ колу, може бити два главна типа: ферорезонанца струја и ферорезонанца напона... Приликом повезивања индуктивности и капацитивности у серију, постоји тенденција ферорезонанце напона, уз паралелну везу, за ферорезонанција струја. Ако је коло јако разгранано, постоје сложене везе, онда је у овом случају немогуће са сигурношћу рећи да ли ће у њему бити струје или напона.
Ферорезонантни мод може бити фундаменталан, субхармоничан, квазипериодичан или хаотичан... У основном режиму флуктуације струја и напона одговарају фреквенцији система.У субхармоничном режиму струје и напони имају нижу фреквенцију, за коју је основна фреквенција хармонијска. Квазипериодични и хаотични модови су ретки. Тип ферорезонантног режима који се јавља у систему зависи од параметара система и почетних услова.
Ферорезонанса у нормалним условима рада трофазних мрежа је мало вероватна, пошто су капацитети елемената који чине мрежу смањени индуктивношћу напојне улазне мреже.
У мрежама са неуземљеном неутралом, већа је вероватноћа да ће се ферорезонанција појавити у непотпуном фазном режиму. Изолација нуле доводи до тога да је капацитет мреже у односу на земљу у серији са енергетским трансформатором и такви услови погодују ферорезонанцији. Такав непотпун фазни режим повољан за ферорезонанцу настаје када је, на пример, једна од фаза прекинута, постоји непотпуно укључивање фазе или асиметрични кратки спој.
Ферорезонанца која се изненада појавила у електричној мрежи је штетна, може изазвати оштећење опреме.Најопаснији је основни начин ферорезонанце, када се његова фреквенција поклапа са основном фреквенцијом система. Субхармонска ферорезонанца на фреквенцијама 1/5 и 1/3 основне фреквенције је мање опасна јер су струје мање. Дакле, велики број кварова у електроенергетским мрежама и другим електроенергетским системима је управо везан за ферорезонанцу, иако у почетку узрок може изгледати нејасан.
Прекиди, везе, транзијенти, удар грома може изазвати ферорезонанцију. Промена режима рада мреже или спољни утицај или незгода могу покренути ферорезонантни режим, иако то можда неће бити приметно дуго времена.
Оштећење напонских трансформатора често настаје управо ферорезонанцом, што доводи до деструктивног прегревања услед дејства струја које прелазе све могуће границе. Да би се спречиле овакве невоље у вези са прегревањем, предузимају се техничке мере које се односе на трајно или привремено повећање активног губитка у резонантном колу, минимизирајући ефекат резонанције. Такве техничке мере се састоје, на пример, у томе што је магнетно коло трансформатора делимично направљено од дебелих челичних лимова.