Ferorezonanse elektriskajās ķēdēs
1907. gadā franču inženieris Džozefs Beteno publicēja rakstu "Par rezonansi transformatoros" (Sur le Transformateur? Résonance), kur viņš pirmo reizi pievērsa uzmanību ferorezonanses fenomenam.
Tieši terminu "ferorezonanse" 13 gadus vēlāk ieviesa arī franču inženieris un elektrotehnikas skolotājs Pols Bušē savā 1920. gada rakstā "Divu ferorezonanses režīmu esamība" (Öxistence de Deux Régimes en Ferroresonance). Bouchereau analizēja ferorezonanses fenomenu un parādīja, ka ķēdē, kas sastāv no kondensatora, rezistora un nelineāra induktora, ir divas stabilas rezonanses frekvences.
Tāpēc ferorezonanses parādība ir saistīta ar induktīvā elementa nelinearitāti ķēdes ķēdē... Nelineāro rezonansi, kas var rasties elektriskā ķēdē sauc par ferorezonansi, un tās rašanās gadījumā ir nepieciešams, lai ķēde satur nelineāru induktivitāte un parastā kapacitāte.
Acīmredzot ferorezonanse absolūti nav raksturīga lineārajām shēmām. Ja ķēdē induktivitāte ir lineāra un kapacitāte nelineāra, tad iespējama ferorezonansei līdzīga parādība.Ferorezonanses galvenā īpašība ir tāda, ka ķēdei ir raksturīgi dažādi šīs nelineārās rezonanses režīmi atkarībā no traucējumu veida.
Kā induktivitāte var būt nelineāra? Galvenokārt tāpēc, ka magnētiskā ķēde Šis elements ir izgatavots no materiāla, kas nelineāri reaģē uz magnētisko lauku. Parasti serdes ir izgatavotas no feromagnētiem vai ferimagnētiem, un, kad Pols Bušē ieviesa terminu "ferorezonanse", ferimagnētisma teorija vēl nebija pilnībā izveidota un visus šāda veida materiālus sauca par feromagnētiem, tāpēc radās termins "ferorezonanse", lai apzīmētu. rezonanses parādība ķēdē ar nelineāru induktivitāti.
Ferorezonanse iegūst rezonansi ar piesātinātu induktivitāti... Parastā rezonanses ķēdē kapacitatīvā un induktīvā pretestība vienmēr ir vienāda viena ar otru, un vienīgais nosacījums, lai notiktu pārspriegums vai pārstrāva, ir, lai svārstības atbilstu rezonanses frekvencei, tas ir tikai viens vienmērīgs stāvoklis un viegli novēršams, nepārtraukti uzraugot frekvenci vai ieviešot aktīvo pretestību.
Situācija ar ferorezonansi ir atšķirīga. Induktīvā pretestība ir saistīta ar magnētiskās plūsmas blīvumu serdē, piemēram, transformatora dzelzs serdenī, un pamatā tiek iegūtas divas induktīvās pretestības atkarībā no situācijas attiecībā uz piesātinājuma līkni: lineārā induktīvā pretestība un piesātinājuma indukcijas pretestība. .
Tātad ferorezonansei, tāpat kā rezonansei RLC shēmā, var būt divi galvenie veidi: strāvu ferorezonanse un spriegumu ferorezonanse... Savienojot virknē induktivitāti un kapacitāti, ir tendence uz spriegumu ferorezonansi, ar paralēlu savienojumu, strāvu ferorezonanse. Ja ķēde ir ļoti sazarota, ir sarežģīti savienojumi, tad šajā gadījumā nevar droši pateikt, vai tajā būs strāvas vai spriegumi.
Ferorezonējošais režīms var būt fundamentāls, subharmonisks, kvaziperiodisks vai haotisks…. Pamatrežīmā strāvu un spriegumu svārstības atbilst sistēmas frekvencei.Subharmoniskajā režīmā strāvām un spriegumiem ir zemāka frekvence, kurai pamatfrekvence ir harmoniska. Kvaziperiodiski un haotiski režīmi ir reti. Ferorezonanses režīma veids, kas rodas sistēmā, ir atkarīgs no sistēmas parametriem un sākotnējiem apstākļiem.
Ferorezonanse normālos trīsfāzu tīklu darbības apstākļos ir maz ticama, jo tīklu veidojošo elementu kapacitātes samazina piegādes ievades tīkla induktivitāte.
Tīklos ar nepamatotu neitrālu ferorezonanse biežāk rodas nepilnīgās fāzes režīmā. Neitrāla izolēšana noved pie tā, ka tīkla kapacitāte attiecībā pret zemi ir virknē ar jaudas transformatoru un šādi apstākļi veicina ferorezonansi. Šāds ferorezonansei labvēlīgs nepilnīgas fāzes režīms rodas, ja, piemēram, ir pārtrūkusi kāda no fāzēm, notiek nepilnīga fāzes iekļaušana vai asimetrisks īssavienojums.
Elektrotīklā pēkšņi parādījusies ferorezonanse ir kaitīga, var izraisīt iekārtu bojājumus.Visbīstamākais ir ferorezonanses pamatrežīms, kad tā frekvence sakrīt ar sistēmas pamatfrekvenci. Subharmoniskā ferorezonanse frekvencēs 1/5 un 1/3 no pamatfrekvences ir mazāk bīstama, jo strāvas ir mazākas. Tādējādi liela daļa kļūmju elektrotīklos un citās energosistēmās ir tieši saistītas ar ferorezonansi, lai gan sākumā cēlonis var šķist neskaidrs.
Pārtraukumi, savienojumi, pārejas, zibens pārspriegums var izraisīt ferorezonansi. Tīkla darbības režīma maiņa vai ārēja ietekme vai negadījums var izraisīt ferorezonanses režīmu, lai gan tas var nebūt pamanāms ilgu laiku.
Sprieguma transformatoru bojājumus bieži izraisa tieši ferorezonanse, kas izraisa destruktīvu pārkaršanu strāvu darbības rezultātā, kas pārsniedz visas iespējamās robežas. Lai novērstu šādas problēmas, kas saistītas ar pārkaršanu, tiek veikti tehniski pasākumi, kas saistīti ar pastāvīgu vai īslaicīgu aktīvā zuduma palielināšanos rezonanses ķēdē, samazinot rezonanses efektu. Šādi tehniski pasākumi sastāv, piemēram, ar to, ka transformatora magnētiskā ķēde ir daļēji izgatavota no biezām tērauda loksnēm.