Ферорезонанс напруг

Явище резонансу в електричному колі, яке має індуктивну котушку з феромагнітним осердям (ІКФО) та лінійний конденсатор, називається ферорезонансом.

Особливості ферорезонансу:

- можливість досягнення резонансу в колі не тільки зміною частоти або ємності конденсатора, але й шляхом зміни величини напруги (або струму) джерела енергії;

- можливість отримання релейного ефекту, тобто стрибкоподібної зміни струму або напруги.

Розглянемо електричне коло, яке складається із послідовно з’єднаних ІКФО та лінійного конденсатора (рис. 12.24).

Нехай R =0 і струм у колі має синусоїдну форму. До кола прикладена синусоїдна напруга, діюче значення якої дорівнює U.

Для аналізу процесів у даному колі необхідно побудувати його ВАХ, а для цього треба мати ВАХ її елементів.

ВАХ нелінійної індуктивної котушки подібна кривій намагнічування. Покажемо це:

- по осі ординат переходимо від до :

, позначимо , тоді .

- по осі абсцис переходимо від до :

,

звідси , .

ВАХ лінійного конденсатора – пряма лінія, яка проходить через початок координат.

Зобразимо ВАХ котушки, конденсатора та побудуємо ВАХ усього кола (рис. 12.25), при цьому врахуємо співвідношення:

,

.

Тобто, ВАХ всього кола ми отримуємо шляхом різниці ординат із для однакових .

Із ВАХ видно, що при збільшенні струму від до , напруга , тому коло має індуктивний характер.

При напруги на реактивних елементах рівні між собою і компенсують одна одну. В цій точці має місце ферорезонанс напруг.

При напруга , коло має ємнісний характер.

Так як діюча напруга не може бути від`ємною величиною, то при крива зображається у першому квадранті.

На рис. 12.25 ВАХ побудована для ідеального випадку.

Якщо врахувати активний опір кола, втрати в осерді та вищі гармоніки струму, то дійсна ВАХ кола має вигляд, приведений на рис. 12.26.

Ферорезонанс має місце у точці 3, якій відповідає мінімальна напруга U₃ і струм I₀. Із ВАХ кола видно, що при збільшенні напруги від 0 до U=U₁, струм зростає від I=0 до I=I₁. При цьому (струм відстає по фазі від напруги) коло має індуктивний характер.

При подальшому збільшені напруги має місце стрибок струму до I=I₂. Цей струм буде випереджати напругу, коло має ємнісний характер. У колі трапився «прокид» фази.

Подальше збільшення напруги веде до зростання струму до I >I_2.

Зменшення напруги до U=U₃ призводить до зменшення струму до I=I₀. Подальше зменшення напруги приводить до стрибку струму до I=I₄.

Коло стає індуктивним, знову трапився «прокид» фази.

Ділянка 1-3 ВАХ кола характеризує нестійкий режим роботи. Нехай до кола прикладена напруга U. Їй відповідають струми I_а, I_с, I_д.

Нехай I_с збільшився до I_c′: – цьому збільшенню струму на ВАХ кола відповідає зменшення напруги. Як випливає з формули U=ZI, це може трапитись при значному зменшенні Z. Але так як U=const, то зменшення опору повинно супроводжуватися збільшенням струму. Тому робоча точка перейде у точку д.

Нехай I_с зменшився до I_c′′ _. Цьому зменшенню струму на ВАХ кола відповідає збільшення напруги. Як випливає з формули U=ZI, це може трапитись при різкому збільшенні повного опору всього кола. Але так як U=const, то при збільшенні Z струм повинен ще більше зменшитись. Робоча точка перейде у точку а.

Якщо плавно змінювати струм у колі, то можна отримати всі точки характеристики, в тому числі і на падаючій ділянці.

Дата добавления: 2014-01-05