Ferrorressonância em circuitos elétricos

Em 1907, o engenheiro francês Joseph Bethenot publicou um artigo "On Resonance in Transformers" (Sur le Transformateur? Résonance), onde pela primeira vez chamou a atenção para o fenômeno da ferrorressonância.

Diretamente, o termo «ferrorressonância», 13 anos depois, também foi introduzido pelo engenheiro francês e professor de engenharia elétrica Paul Bouchereau em seu artigo de 1920 intitulado «A existência de dois regimes de ferrorressonância» (Öxistence de Deux Régimes en Ferroresonance). Bouchereau analisou o fenômeno da ferrorressonância e mostrou que existem duas frequências ressonantes estáveis ​​em um circuito que consiste em um capacitor, um resistor e um indutor não linear.

Portanto, o fenômeno da ferrorressonância está relacionado à não linearidade do elemento indutivo no circuito do circuito... A ressonância não linear que pode ocorrer em um circuito elétrico é chamada de ferrorressonância, e para sua ocorrência é necessário que o circuito contenha não linear indutância e capacitância ordinária.

Obviamente, a ferrorressonância não é absolutamente inerente aos circuitos lineares. Se a indutância no circuito for linear e a capacitância não linear, é possível um fenômeno semelhante à ferrorressonância.A principal característica da ferrorressonância é que um circuito é caracterizado por diferentes modos dessa ressonância não linear, dependendo do tipo de perturbação.

Como a indutância pode ser não linear? Principalmente pelo fato de circuito magnético Este elemento é feito de um material que reage de forma não linear a um campo magnético. Normalmente os núcleos são feitos de ferromagnetos ou ferrimagnetos e quando o termo «ferrorressonância» foi introduzido por Paul Bouchereau, a teoria do ferrimagnetismo ainda não estava totalmente formada e todos os materiais desse tipo eram chamados de ferromagnetos, então o termo «ferrorressonância» surgiu para denotar do fenômeno da ressonância em um circuito com uma indutância não linear.

A ferrorressonância toma ressonância com indutância saturada... Em um circuito ressonante convencional, as resistências capacitiva e indutiva são sempre iguais entre si, e a única condição para a ocorrência de sobretensão ou sobrecorrente é que as oscilações coincidam com a frequência ressonante, isso é apenas um estado estável e fácil de prevenir, monitorando continuamente a frequência ou introduzindo resistência ativa.

A situação com ferrorressonância é diferente. A resistência indutiva está relacionada com a densidade do fluxo magnético no núcleo, por exemplo no núcleo de ferro do transformador, e basicamente duas reatâncias indutivas são obtidas, dependendo da situação com relação à curva de saturação: reatância indutiva linear e reatância indutiva de saturação .

Assim, a ferrorressonância, como a ressonância em um circuito RLC, pode ser de dois tipos principais: ferrorressonância de correntes e ferrorressonância de tensões... ferrorressonância de correntes. Se o circuito for altamente ramificado, houver conexões complexas, então, neste caso, é impossível dizer com certeza se haverá correntes ou tensões nele.

O modo ferrorressonante pode ser fundamental, subharmônico, quasi-periódico ou caótico…. No modo fundamental, as flutuações nas correntes e tensões correspondem à frequência do sistema, no modo subharmônico, as correntes e tensões têm uma frequência menor, para a qual a frequência fundamental é harmônica. Modos quasi-periódicos e caóticos são raros. O tipo de modo ferrorressonante que ocorre no sistema depende dos parâmetros do sistema e das condições iniciais.

A ferrorressonância em condições normais de operação de redes trifásicas é improvável, pois as capacitâncias dos elementos que compõem a rede são reduzidas pela indutância da rede de entrada de alimentação.

Em redes com um neutro não aterrado, a ferrorressonância é mais provável de ocorrer no modo de fase incompleta. O isolamento do neutro leva ao fato de que a capacitância da rede em relação à terra está em série com o transformador de potência e tais condições favorecem a ferrorressonância. Tal modo de fase incompleta favorável para ferrorressonância ocorre quando, por exemplo, uma das fases é quebrada, há uma inclusão de fase incompleta ou um curto-circuito assimétrico.

A ferrorressonância que apareceu repentinamente na rede elétrica é prejudicial, pode causar danos ao equipamento.O mais perigoso é o modo fundamental da ferrorressonância, quando sua frequência coincide com a frequência fundamental do sistema. A ferrorressonância subharmônica nas frequências 1/5 e 1/3 da frequência fundamental é menos perigosa porque as correntes são menores. Assim, um grande número de falhas em redes elétricas e outros sistemas de energia estão relacionados justamente à ferrorressonância, embora a princípio a causa possa parecer obscura.

Quebras, conexões, transientes, relâmpago pode causar ferrorressonância. Uma mudança no modo de operação da rede ou uma influência externa ou acidente pode iniciar um modo ferrorressonante, embora isso possa não ser perceptível por muito tempo.

Os danos aos transformadores de tensão geralmente são causados ​​\u200b\u200bpor ferrorressonância, que leva ao superaquecimento destrutivo devido à ação de correntes que excedem todos os limites possíveis. Para evitar tais problemas relacionados ao superaquecimento, são tomadas medidas técnicas, relacionadas a um aumento permanente ou temporário da perda ativa no circuito ressonante, minimizando o efeito de ressonância. Tais medidas técnicas consistem, por exemplo, em que o circuito magnético do transformador é parcialmente feito de chapas de aço grossas.