Феррорезонанс напряжений. Триггерный эффект

Различают феррорезонанс в последовательной цепи (феррорезонанс напряжений) и феррорезонанс в параллельной цепи (феррорезонанс токов).

Рассмотрим первый из них на основе схемы на рис. 1. Для этого строим (см. рис. 2) прямую зависимости, определяемую соотношением

.

Далее для двух значений сопротивлений R(R=0 и R≠0) строим графики зависимостей U(I): для R=0-согласно соотношению U(I)=|Ul(I)-Uc(I)| (кривая ą на рис. 2); для R≠0 -согласно выражению (кривая δ на рис. 2).

Точка пересечения кривой Ul(I) с прямой Uc(I) соответствует феррорезонансу напряжений. Феррорезонансом напряжений называется такой режим работы цепи, содержащей последовательно соединенные нелинейную катушку индуктивности и конденсатор, при котором первая гармоника тока в цепи совпадает по фазе с синусоидальным питающим напряжением. В соответствии с данным определением при рассмотрении реальной катушки действительная вольт-амперная характеристика (ВАХ) цепи, даже при значении сопротивления последовательного включаемого резистора R=0, в отличие от теоретической (кривая a на рис. 2) не касается оси абсцисс и смещается влево, что объясняется наличием высших гармоник тока, а также потерями в сердечнике катушки. С учетом последнего напряжение на катушке индуктивности , где -сопротивление, характеризующее потери в сердечнике, в режиме феррорезонанса (Ul(I)=Uc(I)) не равно напряжению на конденсаторе. Из построенных результирующих ВАХ цепи видно, что при увеличении питающего напряжения в цепи имеет место скачок тока: для кривой a -из точки 1 в точку 2, для кривой б -из точки 3 в точку 4. Аналогично имеет место скачок тока при снижении питающего напряжения: для кривой a -из точки 5 в точку 0; для кривой б -из точки 6 в точку 7. Явление скачкообразного изменения тока при изменении входного напряжения называется триггерным эффектом в последовательной феррорезонансной цепи.

В соответствии с уравнением на рис. 3 и 4 построены векторные диаграммы для двух произвольных значений тока (I2 и I4) в режимах до и после резонанса для обеих ВАХ (для R=0 -соответственно рис. 3,а и 3,б; для R≠0 -рис. 4,а и 4,б); при этом соответствующие выбранным токам действующие значения напряжений, входящих в (2), взяты из графиков на рис. 2.

Анализ векторных диаграмм позволяет сделать вывод, что в режиме до скачка тока напряжение на входе цепи опережает по фазе ток, а после скачка-отстает, т.е. в первом случае нагрузка носит индуктивный характер, а во втором-емкостной. Таким образом, скачок тока в феррорезонансной цепи сопровождается эффектом опрокидывания фазы.