Ferorezonancija u električnim krugovima
Godine 1907. francuski inženjer Joseph Bethenot objavio je članak "O rezonanciji u transformatorima" (Sur le Transformateur? Résonance), gdje je prvi skrenuo pozornost na pojavu ferorezonancije.
Izravno, pojam «ferorezonancija», 13 godina kasnije, također je uveo francuski inženjer i učitelj elektrotehnike Paul Bouchereau u svom članku iz 1920. godine pod naslovom «Postojanje dvaju režima ferorezonancije» (Öxistence de Deux Régimes en Ferroresonance). Bouchereau je analizirao fenomen ferorezonancije i pokazao da postoje dvije stabilne rezonantne frekvencije u krugu koji se sastoji od kondenzatora, otpornika i nelinearne prigušnice.
Stoga je pojava ferorezonancije povezana s nelinearnošću induktivnog elementa u krugu strujnog kruga... Nelinearna rezonancija koja se može pojaviti u električnom krugu naziva se ferorezonancija, a za njen nastanak potrebno je da krug sadrži nelinearne induktivitet i obični kapacitet.
Očito, ferorezonancija apsolutno nije svojstvena linearnim krugovima. Ako je induktivitet u krugu linearan, a kapacitet nelinearan, tada je moguća pojava slična ferorezonanciji.Glavna karakteristika ferorezonancije je da krug karakteriziraju različiti modovi ove nelinearne rezonancije, ovisno o vrsti smetnje.
Kako induktivitet može biti nelinearan? Uglavnom zbog činjenice da magnetski krug Ovaj element je napravljen od materijala koji nelinearno reagira na magnetsko polje. Obično su jezgre napravljene od feromagneta ili feromagneta i kada je Paul Bouchereau uveo pojam «ferorezonancija», teorija ferimagnetizma još nije bila u potpunosti formirana i svi materijali ove vrste nazivani su feromagnetima, pa je izraz «ferorezonancija» nastao da označi fenomena rezonancije u krugu s nelinearnim induktivitetom.
Ferorezonancija uzima rezonanciju sa zasićenim induktivitetom... U konvencionalnom rezonantnom krugu, kapacitivni i induktivni otpori uvijek su međusobno jednaki, a jedini uvjet za pojavu prenapona ili prekomjerne struje je da oscilacije odgovaraju rezonantnoj frekvenciji, to je samo jedno stabilno stanje i lako ga je spriječiti kontinuiranim praćenjem frekvencije ili uvođenjem aktivnog otpora.
Drugačija je situacija s ferorezonancijom. Induktivni otpor povezan je s gustoćom magnetskog toka u jezgri, na primjer u željeznoj jezgri transformatora, i u osnovi se dobivaju dvije induktivne reaktancije, ovisno o situaciji s obzirom na krivulju zasićenja: linearna induktivna reaktancija i reaktancija indukcije zasićenja .
Dakle, ferorezonancija, kao i rezonancija u RLC krugu, može biti dva glavna tipa: ferorezonancija struja i ferorezonancija napona... Pri povezivanju induktiviteta i kapaciteta u seriju, postoji tendencija ferorezonancije napona, s paralelnim spojem, za ferorezonancija struja. Ako je krug jako razgranat, postoje složene veze, tada je u ovom slučaju nemoguće sa sigurnošću reći hoće li u njemu biti struje ili napona.
Ferorezonantni mod može biti fundamentalan, subharmonijski, kvaziperiodičan ili kaotičan…. U osnovnom načinu rada, fluktuacije struja i napona odgovaraju frekvenciji sustava. U subharmonijskom načinu rada struje i naponi imaju nižu frekvenciju, za koju je osnovna frekvencija harmonijska. Kvaziperiodični i kaotični modovi su rijetki. Tip ferorezonantnog moda koji se javlja u sustavu ovisi o parametrima sustava i početnim uvjetima.
Ferorezonancija u normalnim radnim uvjetima trofaznih mreža malo je vjerojatna, budući da su kapaciteti elemenata koji čine mrežu smanjeni induktivitetom ulazne mreže napajanja.
U mrežama s neuzemljenom neutralnom spojnicom vjerojatnije je da će se ferorezonancija pojaviti u modu nepotpune faze. Izolacija neutralne vodi do činjenice da je kapacitet mreže u odnosu na zemlju u seriji s transformatorom snage i takvi uvjeti pogoduju ferorezonanciji. Takav način nepotpune faze povoljan za ferorezonanciju javlja se kada je, na primjer, jedna od faza prekinuta, postoji nepotpuno uključenje faze ili asimetrični kratki spoj.
Ferorezonancija koja se iznenada pojavila u električnoj mreži je štetna, može uzrokovati oštećenje opreme.Najopasniji je osnovni način ferorezonancije, kada se njegova frekvencija podudara s osnovnom frekvencijom sustava. Subharmonijska ferorezonancija na frekvencijama 1/5 i 1/3 osnovne frekvencije manje je opasna jer su struje manje. Dakle, velik broj kvarova u elektroenergetskim mrežama i drugim elektroenergetskim sustavima vezan je upravo za ferorezonanciju, iako se uzrok na prvu može činiti nejasnim.
Prekidi, spojevi, prijelazni pojavi, munjeviti udar može izazvati ferorezonanciju. Promjena načina rada mreže ili vanjski utjecaj ili nesreća mogu inicirati ferorezonantni način rada, iako to možda neće biti vidljivo dugo vremena.
Oštećenja naponskih transformatora često su uzrokovana upravo ferorezonancijom, koja dovodi do razornog pregrijavanja uslijed djelovanja struja koje prelaze sve moguće granice. Kako bi se spriječili takvi problemi povezani s pregrijavanjem, poduzimaju se tehničke mjere koje se odnose na trajno ili privremeno povećanje aktivnog gubitka u rezonantnom krugu, minimizirajući učinak rezonancije. Takve tehničke mjere sastoje se, na primjer, u tome da je magnetski krug transformatora djelomično izrađen od debelih čeličnih limova.