Koronaalivuoto - alkuperä, ominaisuudet ja käyttö

Terävästi epähomogeenisten sähkömagneettisten kenttien olosuhteissa elektrodeilla, joiden ulkopinnat ovat hyvin kaarevia, voi joissain tilanteissa alkaa koronapurkaus - itsenäinen sähköpurkaus kaasussa. Kärkenä voi toimia tähän ilmiöön sopiva muoto: kärki, lanka, kulma, hammas jne.

Pääehto purkauksen alkamiselle on, että lähellä elektrodin terävää reunaa on oltava suhteellisesti suurempi sähkökentän voimakkuus kuin muualla elektrodien välisellä tiellä, mikä luo potentiaalieron.

Ilmalle normaaleissa olosuhteissa (ilmakehän paineessa) sähköintensiteetin raja-arvo on 30 kV / cm; sellaisella jännitteellä elektrodin kärkeen ilmestyy heikko koronamainen hehku. Tästä syystä vuotoa kutsutaan koronapurkaukseksi.

Tällaiselle purkaukselle on ominaista ionisaatioprosessien ilmaantuminen vain koronaelektrodin läheisyyteen, kun taas toinen elektrodi voi näyttää täysin normaalilta, eli ilman koronan muodostumista.

Koronapurkauksia voi joskus havaita luonnollisissa olosuhteissa, esimerkiksi puiden latvoissa, kun sitä helpottaa luonnollisen sähkökentän jakautumiskuvio (ennen ukkosmyrskyä tai lumimyrskyn aikana).

Koronapurkauksen muodostuminen etenee seuraavasti. Ilmamolekyyli ionisoituu vahingossa ja elektroni emittoituu.

Elektroni kokee kiihtyvyyden sähkökentässä lähellä kärkeä ja saavuttaa tarpeeksi energiaa ionisoidakseen sen heti, kun se kohtaa seuraavan molekyylin polullaan ja elektroni lähtee uudelleen. Sähkökentässä kärjen lähellä liikkuvien varautuneiden hiukkasten määrä kasvaa lumivyörynä.

Jos terävä koronaelektrodi on negatiivinen elektrodi (katodi), tässä tapauksessa koronaa kutsutaan negatiiviseksi ja ionisaatioelektronien lumivyöry siirtyy koronan kärjestä positiiviselle elektrodille. Katodin lämpösäteily helpottaa vapaiden elektronien muodostumista.

Kun kärjestä liikkuva elektronien lumivyöry saavuttaa alueen, jossa sähkökentän voimakkuus ei enää riitä lumivyöryionisaatioon, elektronit yhdistyvät uudelleen neutraalien ilmamolekyylien kanssa muodostaen negatiivisia ioneja, joista tulee sitten virran kantajia alueen ulkopuolella. kruunu. Negatiivisella koronalla on tyypillinen tasainen hehku.

Siinä tapauksessa, että koronan lähde on positiivinen elektrodi (anodi), elektronien lumivyöryjen liike suunnataan kärkeä kohti ja ionien liike on suunnattu kärjestä ulospäin. Toissijaiset valoprosessit lähellä positiivisesti varautunutta kärkeä helpottavat lumivyöryn laukaisevien elektronien lisääntymistä.

Kaukana kärjestä, jossa sähkökentän voimakkuus ei riitä takaamaan lumivyöryionisaatiota, virran kantajat pysyvät positiivisina ioneina liikkumassa kohti negatiivista elektrodia. Positiiviselle koronalle on tunnusomaista kärjestä eri suuntiin leviävät streamerit ja korkeammilla jännitteillä streamerit ovat kipinäkanavia.

Korona on mahdollista myös suurjännitelinjojen johdoissa, ja täällä tämä ilmiö johtaa sähköhävikkiin, jotka kuluvat pääasiassa varautuneiden hiukkasten liikkumiseen ja osittain säteilyyn.

Linjojen johtimissa esiintyy koronaa, kun niiden kentänvoimakkuus ylittää kriittisen arvon.

Korona aiheuttaa korkeampien harmonisten ilmaantumista virtakäyrään, mikä voi jyrkästi lisätä voimalinjojen häiritsevää vaikutusta tietoliikennelinjoihin ja virran aktiivista komponenttia johdossa avaruusvarausten liikkeestä ja neutraloitumisesta johtuen.

Jos jätämme huomiotta koronakerroksen jännitehäviön, voimme olettaa, että johtojen säde ja siten linjan kapasiteetti kasvavat ajoittain ja nämä arvot vaihtelevat taajuudella, joka on 2 kertaa suurempi kuin verkon taajuus ( näiden muutosten jakso päättyy toimintataajuuden puolivälissä).

Koska ilmakehän ilmiöillä on merkittävä vaikutus energiahäviöön koronan ollessa linjassa, tulee häviöitä laskettaessa huomioida seuraavat pääasialliset säätyypit: hyvä sää, sade, pakkanen, lumi.

Tämän ilmiön torjumiseksi voimalinjan johtimet jaetaan useisiin osiin johdon jännitteestä riippuen paikallisen jännitteen pienentämiseksi johtimien lähellä ja koronan muodostumisen estämiseksi periaatteessa.

Johtimien erotuksesta johtuen kentänvoimakkuus pienenee erotettujen johtimien suuremman pinta-alan vuoksi verrattuna yhden saman poikkileikkauksen omaavan johtimen pinta-alaan ja erotettujen johtimien varaus kasvaa. pienempi määrä kertoja kuin johtimien pinta-ala.

Pienemmät langan säteet lisäävät koronahäviötä hitaammin. Pienimmät koronahäviöt saadaan, kun johtimien välinen etäisyys vaiheessa on 10 - 20 cm. Kuitenkin johtuen jään muodostumisen vaarasta vaihejohdinkimppuun, mikä johtaa voimakkaaseen tuulenpaineen nousuun linjassa , etäisyys on 40-50 cm.

Lisäksi suurjännitesiirtolinjoissa käytetään antikoronarenkaita, jotka ovat johtavasta materiaalista, yleensä metallista, valmistettuja toroideja, jotka on kiinnitetty liittimeen tai muuhun korkeajännitteiseen laitteistoosaan.

Koronarenkaan tehtävänä on jakaa sähkökentän gradientti ja alentaa sen maksimiarvoja koronakynnyksen alapuolelle, jolloin estetään koronapurkauksen kokonaan tai ainakin purkauksen tuhoisten vaikutusten siirtyminen arvolaitteista rengas.

Koronapurkaus löytää käytännöllisen sovelluksen sähköstaattisissa kaasunpuhdistimissa sekä tuotteiden halkeamien havaitsemisessa.Kopiointitekniikassa — valojohteiden lataamiseen ja purkamiseen sekä värijauheen siirtämiseen paperille. Lisäksi koronapurkauksen avulla voidaan määrittää paine hehkulampun sisällä (identtisten lamppujen koronan koon mukaan).