Феррорезонанс токов

Феррорезонанс токов возникает в цепи с параллельным соединением конденсатора и катушки с ферромагнитным сердечником. Катушка с ферромагнитным сердечником представляет собой нелинейный элемент. Кривая намагничивания материала сердечника имеет вид, показанный на рис.2.

Феррорезонанс токов Феррорезонанс токов возникает в цепи с параллельным соединением конденсатора и катушки с ферромагнитным сердечником. Катушка с ферромагнитным сердечником представляет собой нелинейный элемент. Кривая намагничивания материала сердечника имеет вид, показанный на рис.2. Рис.1. Если изменить масштаб по оси B в S раз (S - площадь поперечного сечения магнитопровода), а по оси H в l раз (l - длина средней линии магнитопровода), то эта же кривая может рассматриваться как вебер-амперная характеристика катушки с ферромагнитным сердечником Ф=f(I); BS=Ф; Hl=Iw I (w - число витков катушки). Нелинейный связь между потоком и током говорит о том, что индуктивность катушки с ферромагнитным сердечником не является постоянной величиной. Магнитный поток Ф и напряжение на зажимах катушки, в которой отсутствуют активные потери, связанные соотношением U=4,44fwФ. При изменении напряжения изменяется сцепленный с катушкой магнитный поток и, следовательно, индуктивность катушки. Если катушку с ферромагнитным сердечником и конденсатор соединим параллельно, то в сложенном контуре при плавном изменении напряжения может наступить резонанс вследствие взаимной компенсации реактивных составляющих токов катушки и конденсатора, это явление получило название феррорезонанса токов. В ветке, содержащий катушку с ферромагнитным сердечником, при синусоидальной напряжению источника питания ток несинусоидальный. В ветке с конденсатором он изменяется по синусоидальной законом. Поэтому резонансный режим возможен для той из гармоник несинусоидальных тока в ветви с катушкой, совпадает с частотой синусоидального тока в ветви с конденсатором. Чтобы можно было достичь феррорезонанса для основной гармоники тока катушки и конденсатора, необходимо, чтобы вольт-амперные характеристики катушки с ферромагнитным сердечником и конденсатора пересекались. Если предположить, что ток в катушке синусоидальный и в параллельном феррорезонансном контуре отсутствуют активные потери, вольт-амперные характеристики для цепи рис.1 и его индуктивной и емкостной ветви будут иметь вид, показанный на рис.3. Точка а соответствует резонансу токов. В действительности, в результате наличия высших гармоник в токе катушки, а также активных потерь в цепи, вследствие несовершенства конденсатора и катушки, вольт-амперная характеристика всей цепи будет иметь вид, изображенный на рис.4. Если параллельный феррорезонансный контур питать от источника тока, то при плавном увеличении тока происходит скачки напряжения (с точки n в точку n '). При уменьшении тока напряжение скачком переходит от величины, что характеризуется точкой m в точку m '. Скачкообразные изменения напряжения на контуре при изменении тока источника питания, сопровождающиеся изменением знака угла сдвига фаз между основными гармониками тока и напряжения в цепи, получили название триггерного эффекта.

Рис.1.

Феррорезонанс токов

Если изменить масштаб по оси B в S раз (S - площадь поперечного сечения магнитопровода), а по оси H в l раз (l - длина средней линии магнитопровода), то эта же кривая может рассматриваться как вебер-амперная характеристика катушки с ферромагнитным сердечником Ф=f(I); BS=Ф; Hl=Iw I (w - число витков катушки). Нелинейный связь между потоком и током говорит о том, что индуктивность катушки с ферромагнитным сердечником не является постоянной величиной. Магнитный поток Ф и напряжение на зажимах катушки, в которой отсутствуют активные потери, связанные соотношением U=4,44fwФ. При изменении напряжения изменяется сцепленный с катушкой магнитный поток и, следовательно, индуктивность катушки.

Если катушку с ферромагнитным сердечником и конденсатор соединим параллельно, то в сложенном контуре при плавном изменении напряжения может наступить резонанс вследствие взаимной компенсации реактивных составляющих токов катушки и конденсатора, это явление получило название феррорезонанса токов.

В ветке, содержащий катушку с ферромагнитным сердечником, при синусоидальной напряжению источника питания ток несинусоидальный. В ветке с конденсатором он изменяется по синусоидальной законом. Поэтому резонансный режим возможен для той из гармоник несинусоидальных тока в ветви с катушкой, совпадает с частотой синусоидального тока в ветви с конденсатором.

Чтобы можно было достичь феррорезонанса для основной гармоники тока катушки и конденсатора, необходимо, чтобы вольт-амперные характеристики катушки с ферромагнитным сердечником и конденсатора пересекались.

Если предположить, что ток в катушке синусоидальный и в параллельном феррорезонансном контуре отсутствуют активные потери, вольт-амперные характеристики для цепи рис.1 и его индуктивной и емкостной ветви будут иметь вид, показанный на рис.3. Точка а соответствует резонансу токов.

В действительности, в результате наличия высших гармоник в токе катушки, а также активных потерь в цепи, вследствие несовершенства конденсатора и катушки, вольт-амперная характеристика всей цепи будет иметь вид, изображенный на рис.4.

Феррорезонанс токов

Если параллельный феррорезонансный контур питать от источника тока, то при плавном увеличении тока происходит скачки напряжения (с точки n в точку n '). При уменьшении тока напряжение скачком переходит от величины, что характеризуется точкой m в точку m '.

Скачкообразные изменения напряжения на контуре при изменении тока источника питания, сопровождающиеся изменением знака угла сдвига фаз между основными гармониками тока и напряжения в цепи, получили название триггерного эффекта.

 

Также, возможно, Вам будут интересны  следующие статьи по теме:

EXMO affiliate program
 

Если статья вам понравилась, вы можете отблагодарить автора нажав на кнопку социальной сети