Ferroresonancia

FERRORESONANCIA EN SISTEMAS ELECTRICOS 


1. Definición 

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 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: 

• Una fuente de tensión alterna: U

• Una capacitancia: C

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

•Bajas pérdidas o poca carga: R

Sin embargo, estas condiciones no son suficientes para definir completamente la ferroresonancia; la siguiente propiedad fundamental debe también tenerse presente “en un circuito eléctrico real varios puntos de operación estables pueden existir en condiciones estacionarias, la aparición de uno u otro depende de la condición presente al momento de la interrupción ocierre hecha en el circuito; es decir, dependen de las condiciones iniciales”. Por ejemplo si desenergizamos un transformador de potencia conectado a una barra por intermedio de un interruptor que tiene capacitancias de normalización de potencial en las cámaras de extinción, dependiendo del instante de interrupción, la amplitud de la tensión del transformador puede disminuir a cero o sinoincrementar oscilatoriamente en el caso de producirse ferroresonancia.

Al ser la ferroresonancia un fenómeno no lineal las siguientes características de los sistemas dinámicos no lineales están presentes.

• Sensitividad a la variación de parámetros, que conlleva a que se observe el fenómeno del salto; siendo el nivel de tensión del generador, la capacitancia y la carga, los parámetros que usualmentepueden desencadenarlo.

• Sensitividad a las condiciones iniciales.

3. Condiciones necesarias para la ocurrencia de ferroresonancia 

Deben verificarse las tres condiciones necesarias siguientes pero no suficientes para la ocurrencia de ferroresonancia.

• Presencia simultánea de capacitancias con inductancias no lineales.

• Existencia dentro del sistema de algún punto con potencial nofijo, por ejemplo un neutro aislado o fase flotante. Esta última puede ocurrir luego de un fusible quemado o por realizar un cierre o apertura monofásica.

• Equipos con baja carga (transformadores de potencia o medida) o generadores en sistemas con baja potencia de cortocircuito.

Si una de estas condiciones no se cumple, la aparición de la ferroresonancia es altamente improbable; de locontrario es necesario realizar una investigación más amplia.
Frecuencia de resonancia para la conexión RLC serie:

Zeq(Wo) = eq En resonancia, C y L en serie pueden sustituirse por un cortocircuito, pero cae tensión en C y L que se compensan entre sí.

Frecuencia de resonancia para la conexión RLC paralelo:

Yeq (W0)= YR En resonancia, C y L en paralelo pueden sustituirse por un circuitoabierto, pero pasa corriente por C y L que se compensa.
La corriente que atraviesa la bobina tiene el mismo valor que la que atraviesa el condensador, pero sentido contrario.
Por lo general, estas corrientes son distintas de cero.
Medios de Protección contra la ferroresonancia 

Los escenarios de ocurrencia de la ferroresonancia en un sistema eléctrico real son numerosos, pues si bien en uncircuito determinado podría existir un solo transformador o reactor, la capacitancia puede tener diversos orígenes. Dependiendo del equipo conectado puede provenir de una línea de transmisión, un banco de compensación reactiva, una línea de transmisión cercana y paralela a aquella conectada al transformador, los pasatapas del mismo transformador, los propios bobinados entre fases y de fase a tierra, la...