¿Qué es la ferroresonancia?

La ferroresonancia es un fenómeno de resonancia causado por la inductancia no lineal y la capacitancia del sistema. Para una mejor comprensión de la ferrorresonancia, vale la pena recordar la resonancia lineal en el circuito LRC.

resonancia lineal

Consideremos un circuito LRC lineal como se muestra en la figura a continuación.

Impedancia total de la red Z = (jωL – j/ωC) donde w = 2πf

Si la frecuencia f varía de tal manera que Z = 0, entonces la corriente a través del circuito se disparará ya que solo la resistencia R limitará la corriente. Esta frecuencia (ω = 1/√LC) se llama frecuencia de resonancia. En general, la resistencia de un sistema práctico es bastante baja en comparación con la inductancia y la capacitancia del circuito. Por lo tanto, en condiciones de resonancia, la corriente a través del circuito será teóricamente infinita pero en la práctica será bastante alta. Tal fenómeno de resonancia se llama resonancia lineal ya que el valor de la inductancia (L) y la capacitancia (C) del circuito son fijos. Cabe señalar que, la resonancia lineal no tiene lugar a la frecuencia de la potencia como se desprende de la discusión anterior.

ferroresonancia

Consideremos un sistema de potencia que consta de una fuente y un transformador. El Transformador se conecta a la fuente por medio de un Cable de alta capacitancia. En aras de la comprensión y el cálculo práctico, ignoremos la capacitancia fase a fase y fase a tierra del transformador. Pero se debe tener en cuenta que a voltajes superiores a 15 kV, estas capacitancias se vuelven lo suficientemente significativas como para ser consideradas. El circuito equivalente monofásico del sistema se muestra en la siguiente figura.

En la figura anterior, la capacitancia en derivación es la capacitancia del cable a tierra. Es obvio a partir de la figura anterior que, incluso en el caso de que el interruptor S2 esté abierto, la corriente de magnetización I fluye a través del transformador a través de la capacitancia de derivación del cable. Por lo tanto, forma un circuito en serie de capacitancia del cable y reactancia del transformador.

La reactancia del transformador no es fija sino que varía. ¿Cómo? De hecho, la reactancia del transformador no solo depende de la frecuencia, sino que también depende del flujo magnético en el núcleo del transformador. Por lo tanto, la reactancia seguirá la curva de saturación o magnetización del núcleo como se muestra a continuación.

Así, para un valor particular de flujo en el núcleo, puede suceder que la reactancia inductiva sea igual a la reactancia capacitiva. Matemáticamente,

ωL = 1/ωC

L = 1/ω2C ya que L es variable aquí.

Por lo tanto, para el valor anterior de la inductancia del transformador L, se producirá resonancia. Esta resonancia se llama ferroresonancia. Debido a la ferroresonancia, la corriente a través del circuito será muy alta. Esta alta corriente causará sobrevoltaje debido a la impedancia del equipo como V = IRxZequipo donde IR = Corriente bajo ferroresonancia y Zequipo es la impedancia del equipo.

Diferencia entre ferroresonancia y resonancia lineal

La ferroresonancia es diferente de la resonancia lineal. Las siguientes son algunas diferencias importantes entre ellos:

• La Resonancia Lineal tiene lugar a una frecuencia determinada por el valor de la inductancia y la capacitancia (w = 1 / √LC). La ferroresonancia tiene lugar a frecuencia industrial.

• El valor de la reactancia inductiva a frecuencia industrial es constante en resonancia lineal. El valor de la reactancia inductiva no es lineal, según lo determina la curva de magnetización/saturación del material del núcleo.

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