Ferroresonacia

Tema: Ferroresonancia

La ferroresonancia es un fenómeno oscilatorio estacionario no lineal, que se presenta en un sistema eléctrico AC debido a la interacción entre un condensador y un inductor con núcleo ferromagnético saturable. Una vez iniciada la ferroresonancia, el comportamiento resultante del sistema puede moverse de su ciclo límite [8] actual a otro, en donde se tienen ondas de tensión con presencia de la frecuencia fundamental más sus armónicas y subarmónicas asociadas o bifurcar a un comportamiento quasiperiódico o caótico.

En la ferroresonancia siempre se encuentran mínimamente involucrados [3]:

- Una función de tensión alterna: U

- Una capacitancia: C

- Un transformador o una inductancia con núcleo ferromagnético saturable: L

- Bajas pérdidas o poca carga: R

Tipos de Ferroresonancia

Ferroresonancia monofásica y trifásica

La ferroresonancia se presenta tanto en sistemas eléctricos monofásicos como en los trifásicos, de allí que podría clasificarse como monofásica y trifásica. Sin embargo, la ocurrencia de la ferroresonancia no distingue el tipo de sistema, y está condicionada por la presencia de las características mencionadas en el ítem 2. Si no fuera así, en un sistema con un transformador trifásico no podría tenerse ferroresonancia monofásica por efecto de un cierre monofásico. Para clasificar la ferroresonancia en monofásica o trifásica debe tenerse en cuenta que no siempre es posible y aún correcto, simplificar un circuito trifásico a un equivalente monofásico. El motivo es la asimetría que usualmente existe en el acoplamiento magnetico de las fases de un transformador trifásico. Asimetría que a su vez es debida al tipo constructivo de los núcleos de los transformadores. De este modo, se puede decir que la ferroresonancia es trifásica si están presentes las tres fases de tensión de alimentación y además no es factible obtener un circuito equivalente monofásico del sistema en estudio.

Ferroresonancia de acuerdo a su Topología

Al igual que la resonancia lineal, la ferroresonancia puede ser también del tipo serie y paralela.

a) Ferroresonancia Serie

Este tipo es la manera más usual de aparición; de allí que muchos artículos describan a la ferroresonancia como un fenómeno que tiene lugar en circuitos serie no lineales. Un ejemplo de configuración para su ocurrencia se tiene en la Figura 1. Dicha configuración es muy empleada para realizar la alimentación eléctrica de muchas industrias a partir de la red aérea de las empresas de distribución. Lo correcto en este caso es que el primario del transformador sea Y aterrado, pero en algunas circunstancias por efecto de eventos ocurridos, el neutro queda flotante, tal como se observa en la Figura 1. El circuito equivalente final de este escenario se muestra en la figura 3. Donde: Lp es la inductancia no lineal de magnetización; R1 y R2 son las resistencias que representan las pérdidas óhmicas de energía en el cableado incluyendo el bobinado y las pérdidas del núcleo del transformador respectivamente; C0 es la suma de las capacitancias parásitas de los bobinados y del cable a tierra. Esta capacitancia homopolar (C0) es dependiente de la capacitancia parásita y la longitud del cable. En varios artículos se han planteado fórmulas para determinar la longitud crítica que da inicio a la ferroresonancia, por lo que es bueno mencionar que dichas fórmulas solo corresponden a ese caso particular. La ferroresonancia, según se mencionó anteriormente depende también de las pérdidas o carga del transformador y las condiciones iniciales.

b) Ferroresonancia Paralela

Es de muy rara ocurrencia y su análisis corresponde más a un tratamiento teórico de casos monofásicos que a alguna situación real presentada. Se tienen ejemplos de estudio de ferroresonancia paralela en [5] y [6]. De [5] se ha extraído el circuito que se muestra en la figura

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