Ferroresonans dalam litar elektrik
Pada tahun 1907, jurutera Perancis Joseph Bethenot menerbitkan artikel "On Resonance in Transformers" (Sur le Transformateur? Résonance), di mana beliau mula-mula menarik perhatian kepada fenomena feroresonans.
Secara langsung, istilah «ferroresonance», 13 tahun kemudian, turut diperkenalkan oleh jurutera Perancis dan guru kejuruteraan elektrik Paul Bouchereau dalam artikelnya pada tahun 1920 bertajuk «The Existence of Two Regimes of Ferroresonance» (Öxistence de Deux Régimes en Ferroresonance). Bouchereau menganalisis fenomena ferroresonans dan menunjukkan bahawa terdapat dua frekuensi resonans yang stabil dalam litar yang terdiri daripada kapasitor, perintang, dan induktor tak linear.
Oleh itu, fenomena feroresonans adalah berkaitan dengan ketaklinearan unsur induktif dalam litar litar... Resonans tak linear yang boleh berlaku dalam litar elektrik dipanggil feroresonans, dan untuk kejadiannya adalah perlu bahawa litar mengandungi tak linear. kearuhan dan kemuatan biasa.
Jelas sekali, feroresonans sama sekali tidak wujud dalam litar linear. Jika kearuhan dalam litar adalah linear dan kapasitansi adalah tidak linear, maka fenomena yang serupa dengan feroresonans adalah mungkin.Ciri utama feroresonans ialah litar dicirikan oleh mod yang berbeza bagi resonans tak linear ini, bergantung kepada jenis gangguan.
Bagaimanakah kearuhan boleh menjadi bukan linear? Terutamanya disebabkan oleh fakta bahawa litar magnetik Unsur ini diperbuat daripada bahan yang bertindak balas secara tidak linear kepada medan magnet. Biasanya teras dibuat daripada ferromagnets atau ferrimagnets dan apabila istilah «ferroresonance» diperkenalkan oleh Paul Bouchereau, teori ferrimagnetism belum terbentuk sepenuhnya dan semua bahan jenis ini dipanggil ferromagnets, jadi istilah «ferroresonance» timbul untuk menandakan. fenomena resonans dalam litar dengan kearuhan bukan linear.
Ferroresonans mengambil resonans dengan kearuhan tepu... Dalam litar resonans konvensional, rintangan kapasitif dan induktif sentiasa sama antara satu sama lain, dan satu-satunya syarat untuk voltan lampau atau arus lebih berlaku adalah untuk ayunan sepadan dengan frekuensi resonans, ini hanya satu keadaan mantap dan mudah dicegah, dengan memantau kekerapan secara berterusan atau memperkenalkan rintangan aktif.
Keadaan dengan ferroresonans adalah berbeza. Rintangan induktif berkaitan dengan ketumpatan fluks magnet dalam teras, contohnya dalam teras besi pengubah, dan pada asasnya dua reaktans induktif diperoleh, bergantung kepada keadaan berkenaan dengan lengkung tepu: reaktans induktif linear dan reaktans aruhan tepu .
Jadi feroresonans, seperti resonans dalam litar RLC, boleh terdiri daripada dua jenis utama: feroresonans arus dan feroresonans voltan... Apabila menyambung kearuhan dan kemuatan secara bersiri, terdapat kecenderungan untuk feroresonans voltan, dengan sambungan selari, untuk feroresonans arus. Sekiranya litar sangat bercabang, terdapat sambungan yang kompleks, maka dalam kes ini adalah mustahil untuk mengatakan dengan pasti sama ada akan ada arus atau voltan di dalamnya.
Mod ferroresonan boleh menjadi asas, subharmonik, kuasi-berkala atau huru-hara…. Dalam mod asas, turun naik dalam arus dan voltan sepadan dengan kekerapan sistem. Dalam mod subharmonik, arus dan voltan mempunyai frekuensi yang lebih rendah, yang mana frekuensi asas adalah harmonik. Mod kuasi-berkala dan huru-hara jarang berlaku. Jenis mod ferroresonan yang berlaku dalam sistem bergantung pada parameter sistem dan keadaan awal.
Ferroresonans di bawah keadaan operasi biasa rangkaian tiga fasa tidak mungkin, kerana kapasitansi unsur-unsur yang membentuk rangkaian dikurangkan oleh induktansi rangkaian input bekalan.
Dalam rangkaian dengan neutral yang tidak berasas, ferroresonans lebih berkemungkinan berlaku dalam mod fasa tidak lengkap. Pengasingan neutral membawa kepada fakta bahawa kapasitansi rangkaian berkenaan dengan bumi adalah bersiri dengan pengubah kuasa dan keadaan sedemikian memihak kepada feroresonans. Mod fasa tidak lengkap yang sesuai untuk feroresonans berlaku apabila, sebagai contoh, salah satu fasa rosak, terdapat kemasukan fasa tidak lengkap atau litar pintas tidak simetri.
Ferroresonans yang tiba-tiba muncul dalam rangkaian elektrik adalah berbahaya, ia boleh menyebabkan kerosakan peralatan.Yang paling berbahaya ialah mod asas feroresonans, apabila frekuensinya bertepatan dengan frekuensi asas sistem. Ferroresonans subharmonik pada frekuensi 1/5 dan 1/3 daripada frekuensi asas adalah kurang berbahaya kerana arusnya lebih kecil. Oleh itu, sebilangan besar kegagalan dalam grid kuasa dan sistem kuasa lain berkaitan dengan ferroresonans, walaupun pada mulanya puncanya mungkin kelihatan tidak jelas.
Putus, sambungan, sementara, lonjakan kilat boleh menyebabkan ferroresonans. Perubahan dalam mod operasi rangkaian atau pengaruh luaran atau kemalangan boleh memulakan mod ferroresonan, walaupun ini mungkin tidak ketara untuk jangka masa yang lama.
Kerosakan kepada pengubah voltan selalunya disebabkan oleh feroresonans, yang membawa kepada pemanasan melampau yang merosakkan akibat tindakan arus melebihi semua had yang mungkin. Untuk mengelakkan masalah yang berkaitan dengan terlalu panas, langkah teknikal diambil, berkaitan dengan peningkatan kekal atau sementara kehilangan aktif dalam litar resonan, meminimumkan kesan resonans. Langkah teknikal sedemikian terdiri, sebagai contoh, kerana litar magnet pengubah sebahagiannya diperbuat daripada kepingan keluli tebal.