Descărcări coronare - origine, caracteristici și aplicare

În condiții de câmpuri electromagnetice puternic neomogene, pe electrozii cu o curbură mare a suprafețelor exterioare, în unele situații poate începe o descărcare corona - o descărcare electrică independentă într-un gaz. Ca vârf poate acționa o formă potrivită acestui fenomen: vârf, sârmă, colț, dinte etc.

Condiția principală pentru declanșarea descărcării este ca în apropierea muchiei ascuțite a electrodului să existe o intensitate relativ mai mare a câmpului electric decât în ​​restul traseului dintre electrozi, ceea ce creează o diferență de potențial.

Pentru aer în condiții normale (la presiune atmosferică), valoarea limită a intensității electrice este de 30 kV/cm; la o astfel de tensiune, la vârful electrodului apare o strălucire slabă asemănătoare coronei. Acesta este motivul pentru care descărcarea se numește descărcare corona.

O astfel de descărcare se caracterizează prin apariția proceselor de ionizare numai în vecinătatea electrodului corona, în timp ce al doilea electrod poate părea complet normal, adică fără formarea unei coroane.

Descărcările corona pot fi observate uneori în condiții naturale, de exemplu pe vârfurile copacilor, atunci când acest lucru este facilitat de modelul de distribuție a câmpului electric natural (înaintea unei furtuni sau în timpul unei furtuni de zăpadă).

Formarea descărcării corona are loc în felul următor. O moleculă de aer este ionizată accidental și este emis un electron.

Electronul experimentează o accelerație într-un câmp electric în apropierea vârfului și atinge suficientă energie pentru a-l ioniza imediat ce întâlnește următoarea moleculă în calea sa și electronul decolează din nou. Numărul de particule încărcate care se mișcă într-un câmp electric în apropierea vârfului crește ca o avalanșă.

Dacă electrodul corona ascuțit este un electrod negativ (catod), în acest caz corona va fi numită negativă și o avalanșă de electroni de ionizare se va deplasa de la vârful coroanei la electrodul pozitiv. Generarea de electroni liberi este facilitată de radiația termoionică a catodului.

Când o avalanșă de electroni care se mișcă de la vârf ajunge în regiunea în care puterea câmpului electric nu mai este suficientă pentru ionizarea ulterioară a avalanșei, electronii se recombină cu molecule neutre de aer, formând ioni negativi, care devin apoi purtători de curent în zona din afara coroană. Corona negativă are o strălucire uniformă caracteristică.

În cazul în care sursa coroanei este un electrod pozitiv (anod), mișcarea avalanșelor de electroni este îndreptată spre vârf, iar mișcarea ionilor este îndreptată spre exterior de la vârf. Fotoprocesele secundare din apropierea vârfului încărcat pozitiv facilitează reproducerea electronilor care declanșează avalanșa.

Departe de vârf, unde intensitatea câmpului electric nu este suficientă pentru a asigura ionizarea în avalanșă, purtătorii de curent rămân ioni pozitivi care se deplasează spre electrodul negativ. Corona pozitivă este caracterizată de streamers care se răspândesc în direcții diferite de la vârf, iar la tensiuni mai mari streamers iau forma unor canale de scânteie.

Corona este posibilă și pe firele liniilor electrice de înaltă tensiune, iar aici acest fenomen duce la pierderi de energie electrică, care este cheltuită în principal pentru mișcarea particulelor încărcate și parțial pentru radiații.

Corona pe conductorii liniilor apare atunci când intensitatea câmpului pe acestea depășește valoarea critică.

Corona determină apariția unor armonici superioare în curba curentului, care pot crește brusc influența perturbatoare a liniilor electrice asupra liniilor de comunicație și componenta activă a curentului în linie, datorită mișcării și neutralizării sarcinilor spațiale.

Dacă ignorăm căderea de tensiune în stratul coronal, atunci putem presupune că raza firelor și, prin urmare, capacitatea liniei crește periodic și aceste valori fluctuează cu o frecvență de 2 ori mai mare decât frecvența rețelei ( perioada acestor modificări se termină în jumătatea perioadei de frecvență de funcționare).

Deoarece fenomenele atmosferice au o influență semnificativă asupra pierderii de energie cu coroana în linie, la calcularea pierderilor trebuie luate în considerare următoarele tipuri principale de vreme: vreme frumoasă, ploaie, îngheț, zăpadă.

Pentru a combate acest fenomen, conductoarele liniei de alimentare sunt împărțite în mai multe părți, în funcție de tensiunea liniei, pentru a reduce tensiunea locală în apropierea conductorilor și pentru a preveni formarea coroanei în principiu.

Datorită separării conductorilor, intensitatea câmpului scade din cauza suprafeței mai mari a conductorilor separați în comparație cu suprafața unui singur conductor de aceeași secțiune transversală, iar sarcina pe conductorii separați crește într-un număr mai mic de ori decât suprafața conductorilor.

Razele mai mici ale firului dau o creștere mai lentă a pierderii corona. Cele mai mici pierderi corona se obțin atunci când distanța dintre conductorii din fază este de 10 — 20 cm.Totuși, din cauza pericolului de creștere a gheții pe fasciculul conductorului de fază, ceea ce va duce la o creștere bruscă a presiunii vântului pe linie. , distanta este de 40-50 cm.

În plus, inelele anti-corona sunt utilizate pe liniile de transmisie de înaltă tensiune, care sunt toroidi fabricați dintr-un material conductor, de obicei metal, care este atașat la un terminal sau la altă parte hardware de înaltă tensiune.

Rolul inelului corona este de a distribui gradientul câmpului electric și de a reduce valorile maxime ale acestuia sub pragul corona, prevenind astfel transferarea completă a descărcării corona sau cel puțin efectele distructive ale descărcării de la echipamentul valoros la inel.

Descărcarea Corona își găsește aplicație practică în purificatoarele electrostatice de gaz, precum și pentru detectarea fisurilor în produse.În tehnologia de copiere — pentru a încărca și descărca fotoconductori și pentru a transfera pulberea colorantă pe hârtie. În plus, descărcarea corona poate fi utilizată pentru a determina presiunea din interiorul unei lămpi cu incandescență (după dimensiunea coroanei în lămpi identice).