Koronal utslipp - opprinnelse, egenskaper og anvendelse

Under forhold med skarpt inhomogene elektromagnetiske felt, på elektroder med høy krumning av ytre overflater, kan i noen situasjoner en koronautladning - en uavhengig elektrisk utladning i en gass - begynne. Som et tips kan en form som er egnet for dette fenomenet fungere: spiss, ledning, hjørne, tann, etc.

Hovedbetingelsen for utladningsstart er at det nær den skarpe kanten av elektroden må være en relativt høyere elektrisk feltstyrke enn i resten av banen mellom elektrodene, noe som skaper en potensialforskjell.

For luft under normale forhold (ved atmosfærisk trykk) er grenseverdien for den elektriske intensiteten 30 kV / cm; ved en slik spenning vises en svak korona-lignende glød på tuppen av elektroden. Dette er grunnen til at utladningen kalles en koronautladning.

En slik utladning er preget av utseendet til ioniseringsprosesser bare i nærheten av koronaelektroden, mens den andre elektroden kan virke helt normal, det vil si uten dannelse av en korona.

Koronautslipp kan noen ganger observeres under naturlige forhold, for eksempel på toppen av trær, når dette forenkles av fordelingsmønsteret til det naturlige elektriske feltet (før et tordenvær eller under en snøstorm).

Dannelsen av koronautslipp fortsetter på følgende måte. Et luftmolekyl ioniseres ved et uhell og et elektron sendes ut.

Elektronet opplever en akselerasjon i et elektrisk felt nær spissen og når nok energi til å ionisere det så snart det møter det neste molekylet i sin vei og elektronet tar av igjen. Antallet ladede partikler som beveger seg i et elektrisk felt nær spissen øker som et snøskred.

Hvis den skarpe koronaelektroden er en negativ elektrode (katode), vil koronaen i dette tilfellet kalles negativ og et snøskred av ioniseringselektroner vil bevege seg fra tuppen av koronaen til den positive elektroden. Genereringen av frie elektroner forenkles av termionisk stråling av katoden.

Når et skred av elektroner som beveger seg fra spissen når området der styrken til det elektriske feltet ikke lenger er tilstrekkelig for ytterligere skredionisering, rekombinerer elektronene med nøytrale luftmolekyler, og danner negative ioner, som deretter blir strømbærere i området utenfor krone. Den negative koronaen har en karakteristisk ensartet glød.

I tilfelle at kilden til koronaen er en positiv elektrode (anode), er bevegelsen av snøskred av elektroner rettet mot spissen, og bevegelsen av ioner er rettet utover fra spissen. Sekundære fotoprosesser nær den positivt ladede spissen letter reproduksjonen av de skredutløsende elektronene.

Langt fra spissen, hvor den elektriske feltstyrken ikke er tilstrekkelig til å sikre skredionisering, forblir strømbærerne positive ioner som beveger seg mot den negative elektroden. Den positive koronaen er preget av streamere som sprer seg i forskjellige retninger fra spissen, og ved høyere spenninger tar streamerne form av gnistkanaler.

Corona er også mulig på ledningene til høyspentledninger, og her fører dette fenomenet til tap av elektrisitet, som hovedsakelig brukes på bevegelse av ladede partikler og delvis på stråling.

Korona på lederne til linjene oppstår når feltstyrken på dem overstiger den kritiske verdien.

Corona forårsaker tilsynekomsten av høyere harmoniske i strømkurven, noe som kan øke den forstyrrende påvirkningen fra kraftledninger på kommunikasjonslinjer og den aktive komponenten av strømmen i linjen, på grunn av bevegelse og nøytralisering av romladninger.

Hvis vi ignorerer spenningsfallet i koronallaget, kan vi anta at radiusen til ledningene og derfor kapasiteten til linjen øker periodisk og disse verdiene svinger med en frekvens 2 ganger større enn frekvensen til nettverket (den perioden for disse endringene slutter i halvperioden av driftsfrekvensen).

Siden atmosfæriske fenomener har en betydelig innflytelse på energitapet med koronaen i ledningen, bør følgende hovedtyper av vær tas i betraktning ved beregning av tapene: fint vær, regn, frost, snø.

For å bekjempe dette fenomenet er lederne til kraftledningen delt inn i flere deler, avhengig av spenningen på linjen, for å redusere den lokale spenningen nær lederne og i prinsippet forhindre dannelse av korona.

På grunn av separasjonen av lederne avtar feltstyrken på grunn av det større overflatearealet til de separerte lederne sammenlignet med overflatearealet til en enkelt leder med samme tverrsnitt, og ladningen på de separerte lederne øker i et mindre antall ganger enn overflatearealet til lederne.

Mindre trådradier gir en langsommere økning i koronatap. De minste koronatapene oppnås når avstanden mellom lederne i fasen er 10 — 20 cm.. Men på grunn av fare for isvekst på faselederbunten, som vil føre til en kraftig økning i vindtrykket på ledningen. , avstanden er tar for 40-50 cm.

I tillegg brukes anti-korona-ringer på høyspentoverføringslinjer, som er toroider laget av et ledende materiale, vanligvis metall, som er festet til en terminal eller annen høyspent maskinvaredel.

Koronaringens rolle er å fordele gradienten til det elektriske feltet og senke dets maksimale verdier under koronaterskelen, og dermed forhindre at koronautladningen fullstendig eller i det minste de destruktive effektene av utladningen overføres fra det verdifulle utstyret til ringe.

Corona-utladning finner praktisk anvendelse i elektrostatiske gassrensere, så vel som for å oppdage sprekker i produkter.I kopieringsteknologi — for å lade og utlade fotoledere og å overføre fargepulver til papir. I tillegg kan koronautladningen brukes til å bestemme trykket inne i en glødelampe (ved størrelsen på koronaen i identiske lamper).