铁磁谐振的基本原理PPT学习教案.pptx

《铁磁谐振的基本原理》 铁磁谐振是一种在电力系统中常见的物理现象，它涉及到电磁学中的谐振理论和铁磁材料的特性。在电力系统中，铁磁谐振通常会导致过电压和过电流，对设备的安全运行构成威胁。下面我们将详细探讨铁磁谐振的基本原理。 1. 谐振发生的必要条件 谐振是当电路的感抗与容抗相等，即ωL=1/ωC时发生的现象。然而，由于铁磁元件（如变压器、电抗器）的存在，电感并不是常数，因此谐振频率也不是固定的。根据谐振条件的不同，铁磁谐振可以分为工频谐振、高频谐振和分频谐振。 2. 稳定谐振状态的条件 电路进入稳定谐振状态需满足特定条件。在ULUC的图中，当电路处于P点(ωL=1/ωC)时，尽管满足谐振条件，但因为这不是一个稳定的工作点，系统会自发偏离P点，最终稳定在a3点，此时电感和电容电压及电流显著增大，形成谐振状态。 3. 工作点分析 a1点是稳定的感性工作点，电流较小，非谐振状态；a2点是不稳定的过渡点，容易受到扰动；而a3点是稳定的容性工作点，是谐振状态，可能导致过电压和过电流。 4. 铁磁谐振的激发 当外部电源E的增大超过某一点m后，回路电流性质会发生变化，从感性变为容性，进入谐振工作点n。这个过程可能由系统的剧烈过渡过程引发。 5. 铁磁谐振的特点 铁磁谐振的必要条件是ωL>1/ωC，但仅此还不够，还需要电源过渡过程的剧烈程度。谐振会产生过电压和过电流，并能自我维持。铁磁谐振的发生与铁磁元件的饱和有关，过电压受到铁芯饱和和回路损耗的限制。 6. 谐振频率的多样性 谐振频率可能等于工频（50Hz），也可能是工频的倍数（高次谐波）或分数次谐波。 7. 回路电阻的影响 回路中的损耗（如电阻R1和R2）会阻止系统从正常工作点跃变到谐振点，对谐振的发生起到抑制作用。 8. 不同类型的谐振现象 - 高次谐波谐振可能导致电压互感器绝缘损坏或避雷器爆炸。 - 分数次谐振会产生极大的过电流，可能导致熔丝熔断或设备烧毁，还可能引起三相电压的低频波动。 - 基波谐振则表现为中性点位移电压，特定相电压降低，其他相电压升高，形成“虚幻接地”。 9. 非线性谐振过电压 电力系统中的非线性谐振过电压包括传递过电压、断线谐振过电压和电磁式电压互感器铁磁谐振过电压。传递过电压在特定条件下可能触发铁磁谐振。 10. 防止过电压的方法 避免非全相操作，确保断路器三相同期动作，调整消弧线圈的脱谐度以防止串联谐振，是防止谐振过电压的有效措施。 铁磁谐振是一个复杂而重要的电力系统现象，理解和掌握其基本原理对于电力系统的安全运行至关重要。了解谐振的发生条件、影响因素以及防止措施，有助于我们更好地预防和处理谐振过电压问题，保障电力设备的稳定运行。