Феррорезонанс

24. Феррорезонансное (ФР) явление при последовательном соединении катушки с ферромагнитным сердечником и емкости (напряжений).

ФР – это резонанс в цепи, содержащей катушку с ферромагнитным сердечником соединенную последовательно или параллельно с емкостью.

Ф Р напряжений. Пусть есть цепь последовательно соединенных нелинейной катушки и линейной емкости.

П о IIзК: .

Т.к. U_L = |E_L| = 4,44fwФ_max , т.е. U_L = Ф_m , то кривая U_L(I) подобна кривой Ф(I), т.е. подобна основной характеристике В(Н).

ВАХ U_L(I) подобна В(Н).

U_c(I) = I*X_c = I* (1/wc) U = | U_L - U_C |

т. С соответствует ФР напряжений, т.к. U_L = U_C , X_L = X_C

Особенности ФР:

1. возможность настроить цепь в резонанс не только путем изменения частоты или параметров цепи (R – L - С), но и путем изменения напряжения или тока источника.

2. Возможность получения триггерного эффекта (релейного), т.е. эффекта скачкообразного изменения напряжения или тока.

Отличия ФР напряжений от резонанса напряжений в линейных цепях:

1. в ЛЦ при неизменных значениях L и C резонанс напряжений наступает при строго определенной частоте w₀ = 1/[(LC)]. В НЛЦ резонанс напряжений наблюдается практически для целой полосы частот. Необходимо только чтобы ВАХ L и C пересекались для различных частот.

2. в ЛЦ резонансная частота w₀ не зависит от тока. На резонансной частоте ток может иметь любое значение. В НЛЦ при заданной частоте резонанс наступает строго при определенном значении тока.

Из графика U(I) видно, что при одном и том же значении приложенного напряжения, например U_a , возможны три различных режима цепи с токами I₁, I₂, I₃. Токи I₁ и I₂ по фазе отстают от U, т.к. до точки резонанса U_L > U_C (индуктивный характер цепи). А ток I₃, наоборот, опережает по фазе U, т.к. U_С > U_L (емкостной характер цепи). Если постепенно увеличивать U от 0 до U_B, то ток возрастет от 0 до I_B.

При U > U_В ток скачкообразно возрастает от I_B до I_B^’ , причем ток будет уже опережать по фазе U.

Это явление называют опрокидыванием фазы (фаза меняет знак), а скачкообразное изменение тока – триггерный эффект.

Если нужно снять всю характеристику U(I), т.е. исключить триггерный эффект, то в качестве источника надо взять источник тока. Тогда каждому значению тока будет соответствовать одно значение напряжения.

Р ежим, соответствующий току I₂, неустойчив. Вследствие наличия в цепи потерь и высших гармоник, которыми пренебрегли в анализе, фактический характер цепи имеет вид: