Ferroresonancia en circuitos eléctricos
En 1907, el ingeniero francés Joseph Bethenot publicó un artículo "Sobre la resonancia en los transformadores" (Sur le Transformateur? Résonance), donde llamó la atención por primera vez sobre el fenómeno de la ferrorresonancia.
Directamente, el término «ferroresonancia», 13 años después, también fue introducido por el ingeniero y profesor de ingeniería eléctrica francés Paul Bouchereau en su artículo de 1920 titulado «La existencia de dos regímenes de ferroresonancia» (Öxistence de Deux Régimes en Ferroresonance). Bouchereau analizó el fenómeno de la ferroresonancia y demostró que hay dos frecuencias resonantes estables en un circuito que consta de un condensador, una resistencia y un inductor no lineal.
Por lo tanto, el fenómeno de la ferroresonancia está relacionado con la no linealidad del elemento inductivo en el circuito del circuito... La resonancia no lineal que puede ocurrir en un circuito eléctrico se denomina ferroresonancia, y para que ocurra es necesario que el circuito contenga elementos no lineales. inductancia y capacitancia ordinaria.
Obviamente, la ferrorresonancia no es absolutamente inherente a los circuitos lineales. Si la inductancia en el circuito es lineal y la capacitancia no lineal, entonces es posible un fenómeno similar a la ferrorresonancia.La principal característica de la ferroresonancia es que un circuito se caracteriza por diferentes modos de esta resonancia no lineal, dependiendo del tipo de perturbación.
¿Cómo puede la inductancia ser no lineal? Principalmente por el hecho de que circuito magnético Este elemento está hecho de un material que reacciona de forma no lineal a un campo magnético. Por lo general, los núcleos están hechos de ferromagnetos o ferrimagnetos y cuando Paul Bouchereau introdujo el término «ferroresonancia», la teoría del ferrimagnetismo aún no estaba completamente formada y todos los materiales de este tipo se denominaron ferroimanes, por lo que surgió el término «ferroresonancia» para denotar del fenómeno de resonancia en un circuito con una inductancia no lineal.
La ferroresonancia toma resonancia con inductancia saturada... En un circuito resonante convencional, las resistencias capacitiva e inductiva siempre son iguales entre sí, y la única condición para que ocurra una sobretensión o sobrecorriente es que las oscilaciones coincidan con la frecuencia resonante, esto es solo un estado estable y fácil de prevenir, monitoreando continuamente la frecuencia o introduciendo una resistencia activa.
La situación con la ferrorresonancia es diferente. La resistencia inductiva está relacionada con la densidad de flujo magnético en el núcleo, por ejemplo en el núcleo de hierro del transformador, y básicamente se obtienen dos reactancias inductivas, dependiendo de la situación con respecto a la curva de saturación: reactancia inductiva lineal y reactancia inductiva de saturación. .
Entonces, la ferroresonancia, como la resonancia en un circuito RLC, puede ser de dos tipos principales: ferroresonancia de corrientes y ferroresonancia de voltajes... Al conectar inductancia y capacitancia en serie, hay una tendencia a la ferroresonancia de voltajes, con una conexión en paralelo, por ferrorresonancia de corrientes. Si el circuito está muy ramificado, hay conexiones complejas, entonces en este caso es imposible decir con certeza si habrá corrientes o voltajes en él.
El modo ferroresonante puede ser fundamental, subarmónico, cuasi-periódico o caótico…. En el modo fundamental, las fluctuaciones de las corrientes y tensiones corresponden a la frecuencia del sistema, en el modo subarmónico, las corrientes y tensiones tienen una frecuencia menor, por lo que la frecuencia fundamental es armónica. Los modos cuasiperiódicos y caóticos son raros. El tipo de modo ferroresonante que ocurre en el sistema depende de los parámetros del sistema y de las condiciones iniciales.
La ferroresonancia en condiciones normales de funcionamiento de redes trifásicas es improbable, ya que las capacidades de los elementos que componen la red se ven reducidas por la inductancia de la red de entrada de alimentación.
En redes con un neutro sin conexión a tierra, es más probable que ocurra ferrorresonancia en el modo de fase incompleta. El aislamiento del neutro hace que la capacidad de la red con respecto a tierra esté en serie con el transformador de potencia y tales condiciones favorezcan la ferroresonancia. Este modo de fase incompleta favorable a la ferrorresonancia se produce cuando, por ejemplo, una de las fases se rompe, hay una inclusión de fase incompleta o un cortocircuito asimétrico.
La ferroresonancia que aparece repentinamente en la red eléctrica es dañina, puede causar daños al equipo.El más peligroso es el modo fundamental de ferrorresonancia, cuando su frecuencia coincide con la frecuencia fundamental del sistema. La ferrorresonancia subarmónica a frecuencias 1/5 y 1/3 de la frecuencia fundamental es menos peligrosa porque las corrientes son más pequeñas. Así, un gran número de fallos en las redes eléctricas y otros sistemas eléctricos están precisamente relacionados con la ferroresonancia, aunque en un principio la causa pueda parecer oscura.
Cortes, conexiones, transitorios, oleada de rayos puede causar ferroresonancia. Un cambio en el modo de funcionamiento de la red o una influencia externa o un accidente pueden iniciar un modo ferroresonante, aunque es posible que no se note durante mucho tiempo.
Los daños en los transformadores de tensión a menudo son causados precisamente por la ferrorresonancia, que conduce a un sobrecalentamiento destructivo debido a la acción de corrientes que superan todos los límites posibles. Para evitar tales problemas relacionados con el sobrecalentamiento, se toman medidas técnicas relacionadas con un aumento permanente o temporal de la pérdida activa en el circuito resonante, minimizando el efecto de resonancia. Tales medidas técnicas consisten, por ejemplo, en que el circuito magnético del transformador está hecho parcialmente de gruesas láminas de acero.