Ferrorésonance dans les circuits électriques
En 1907, l'ingénieur français Joseph Bethenot publie un article "Sur le Transformateur? Résonance", où il attire pour la première fois l'attention sur le phénomène de ferrorésonance.
Directement, le terme «ferrorésonance», 13 ans plus tard, a également été introduit par l'ingénieur et professeur de génie électrique français Paul Bouchereau dans son article de 1920 intitulé «L'existence de deux régimes de ferrorésonance». Bouchereau a analysé le phénomène de ferrorésonance et a montré qu'il existe deux fréquences de résonance stables dans un circuit composé d'un condensateur, d'une résistance et d'une inductance non linéaire.
Par conséquent, le phénomène de ferrorésonance est lié à la non-linéarité de l'élément inductif dans le circuit du circuit... La résonance non linéaire qui peut se produire dans un circuit électrique est appelée ferrorésonance, et pour son apparition, il est nécessaire que le circuit contienne non linéaire inductance et capacité ordinaire.
Évidemment, la ferrorésonance n'est absolument pas inhérente aux circuits linéaires. Si l'inductance dans le circuit est linéaire et la capacité est non linéaire, alors un phénomène similaire à la ferrorésonance est possible.La principale caractéristique de la ferrorésonance est qu'un circuit est caractérisé par différents modes de cette résonance non linéaire, selon le type de perturbation.
Comment l'inductance peut-elle être non linéaire? Principalement dû au fait que circuit magnétique Cet élément est constitué d'un matériau qui réagit de manière non linéaire à un champ magnétique. Habituellement, les noyaux sont constitués de ferromagnétiques ou de ferrimagnétiques et lorsque le terme «ferrorésonance» a été introduit par Paul Bouchereau, la théorie du ferrimagnétisme n'était pas encore complètement formée et tous les matériaux de ce type étaient appelés ferromagnétiques, de sorte que le terme «ferrorésonance» est apparu pour désigner du phénomène de résonance dans un circuit à inductance non linéaire.
La ferrorésonance prend une résonance avec une inductance saturée... Dans un circuit résonnant conventionnel, les résistances capacitives et inductives sont toujours égales, et la seule condition pour qu'une surtension ou une surintensité se produise est que les oscillations correspondent à la fréquence de résonance, c'est juste un état stable et facile à prévenir, en surveillant en permanence la fréquence ou en introduisant une résistance active.
La situation avec la ferrorésonance est différente. La résistance inductive est liée à la densité de flux magnétique dans le noyau, par exemple dans le noyau de fer du transformateur, et fondamentalement deux réactances inductives sont obtenues, en fonction de la situation par rapport à la courbe de saturation : réactance inductive linéaire et réactance d'induction de saturation .
Ainsi, la ferrorésonance, comme la résonance dans un circuit RLC, peut être de deux types principaux : la ferrorésonance des courants et la ferrorésonance des tensions... Lors de la connexion d'inductance et de capacité en série, il y a une tendance à la ferrorésonance des tensions, avec une connexion en parallèle, pour ferrorésonance des courants. Si le circuit est fortement ramifié, il existe des connexions complexes, alors dans ce cas, il est impossible de dire avec certitude s'il y aura des courants ou des tensions.
Le mode ferrorésonnant peut être fondamental, sous-harmonique, quasi-périodique ou chaotique…. Dans le mode fondamental, les fluctuations des courants et des tensions correspondent à la fréquence du système, dans le mode sous-harmonique, les courants et les tensions ont une fréquence plus basse, dont la fréquence fondamentale est harmonique. Les modes quasi-périodiques et chaotiques sont rares. Le type de mode ferrorésonant qui se produit dans le système dépend des paramètres du système et des conditions initiales.
La ferrorésonance dans les conditions normales de fonctionnement des réseaux triphasés est peu probable, car les capacités des éléments qui composent le réseau sont réduites par l'inductance du réseau d'entrée d'alimentation.
Dans les réseaux avec un neutre non mis à la terre, la ferrorésonance est plus susceptible de se produire en mode de phase incomplète. L'isolement du neutre conduit au fait que la capacité du réseau par rapport à la terre est en série avec le transformateur de puissance et de telles conditions favorisent la ferrorésonance. Un tel mode de phase incomplet favorable à la ferrorésonance se produit lorsque, par exemple, l'une des phases est interrompue, il y a une inclusion de phase incomplète ou un court-circuit asymétrique.
La ferrorésonance qui apparaît soudainement dans le réseau électrique est nocive, elle peut endommager les équipements.Le plus dangereux est le mode fondamental de ferrorésonance, lorsque sa fréquence coïncide avec la fréquence fondamentale du système. La ferrorésonance sous-harmonique aux fréquences 1/5 et 1/3 de la fréquence fondamentale est moins dangereuse car les courants sont plus faibles. Ainsi, un grand nombre de pannes dans les réseaux électriques et autres systèmes électriques sont précisément liées à la ferrorésonance, même si au début la cause peut sembler obscure.
Coupures, connexions, transitoires, coup de foudre peut provoquer une ferrorésonance. Un changement de mode de fonctionnement du réseau ou une influence externe ou un accident peut initier un mode ferrorésonnant, bien que cela puisse ne pas être perceptible pendant une longue période.
Les dommages aux transformateurs de tension sont souvent causés précisément par la ferrorésonance, ce qui entraîne une surchauffe destructrice due à l'action de courants dépassant toutes les limites possibles. Pour éviter de tels problèmes liés à la surchauffe, des mesures techniques sont prises, liées à une augmentation permanente ou temporaire de la perte active dans le circuit résonnant, minimisant l'effet de résonance. De telles mesures techniques consistent, par exemple, en ce que le circuit magnétique du transformateur est partiellement constitué de tôles d'acier épaisses.