Koronal udledning - oprindelse, karakteristika og anvendelse

Under forhold med skarpt inhomogene elektromagnetiske felter, på elektroder med en høj krumning af de ydre overflader, kan i nogle situationer en koronaudladning - en uafhængig elektrisk udladning i en gas - begynde. Som et tip kan en form, der er egnet til dette fænomen, virke: spids, ledning, hjørne, tand osv.

Hovedbetingelsen for begyndende afladning er, at der nær den skarpe kant af elektroden skal være en relativt højere elektrisk feltstyrke end i resten af ​​banen mellem elektroderne, hvilket skaber en potentialforskel.

For luft under normale forhold (ved atmosfærisk tryk) er grænseværdien for den elektriske intensitet 30 kV / cm; ved en sådan spænding opstår der en svag korona-lignende glød ved spidsen af ​​elektroden. Det er derfor, udledningen kaldes en koronaudladning.

En sådan udladning er kendetegnet ved, at der kun forekommer ioniseringsprocesser i nærheden af ​​koronaelektroden, mens den anden elektrode kan virke helt normal, det vil sige uden dannelse af en korona.

Corona-udledninger kan nogle gange observeres under naturlige forhold, for eksempel på toppen af ​​træer, når dette lettes af fordelingsmønstret for det naturlige elektriske felt (før et tordenvejr eller under en snestorm).

Dannelsen af ​​koronaudladning forløber på følgende måde. Et luftmolekyle ioniseres ved et uheld, og der udsendes en elektron.

Elektronen oplever en acceleration i et elektrisk felt nær spidsen og når nok energi til at ionisere den, så snart den støder på det næste molekyle på sin vej, og elektronen letter igen. Antallet af ladede partikler, der bevæger sig i et elektrisk felt nær spidsen, stiger som en lavine.

Hvis den skarpe koronaelektrode er en negativ elektrode (katode), vil koronaen i dette tilfælde blive kaldt negativ, og en lavine af ioniseringselektroner vil bevæge sig fra spidsen af ​​koronaen til den positive elektrode. Genereringen af ​​frie elektroner lettes af termionisk stråling fra katoden.

Når en lavine af elektroner, der bevæger sig fra spidsen, når det område, hvor styrken af ​​det elektriske felt ikke længere er tilstrækkelig til yderligere lavineionisering, rekombinerer elektronerne med neutrale luftmolekyler og danner negative ioner, som derefter bliver strømbærere i området uden for krone. Den negative korona har en karakteristisk ensartet glød.

I tilfælde af at kilden til koronaen er en positiv elektrode (anode), er bevægelsen af ​​laviner af elektroner rettet mod spidsen, og bevægelsen af ​​ioner er rettet udad fra spidsen. Sekundære fotoprocesser nær den positivt ladede spids letter reproduktion af de lavine-udløsende elektroner.

Langt fra spidsen, hvor den elektriske feltstyrke ikke er tilstrækkelig til at sikre lavineionisering, forbliver strømbærerne positive ioner, der bevæger sig mod den negative elektrode. Den positive korona er kendetegnet ved streamere, der spredes i forskellige retninger fra spidsen, og ved højere spændinger tager streamerne form af gnistkanaler.

Corona er også muligt på højspændingsledningernes ledninger, og her fører dette fænomen til tab af elektricitet, som hovedsageligt bruges på bevægelse af ladede partikler og dels på stråling.

Corona på lederne af ledningerne opstår, når feltstyrken på dem overstiger den kritiske værdi.

Corona forårsager fremkomsten af ​​højere harmoniske i strømkurven, hvilket kraftigt kan øge den forstyrrende påvirkning af kraftledninger på kommunikationslinjer og den aktive komponent af strømmen i ledningen, på grund af bevægelse og neutralisering af rumladninger.

Hvis vi ignorerer spændingsfaldet i det koronale lag, kan vi antage, at ledningernes radius og derfor kapaciteten af ​​linjen øges periodisk, og disse værdier svinger med en frekvens 2 gange større end frekvensen af ​​netværket (den perioden for disse ændringer slutter i halvperioden af ​​driftsfrekvensen).

Da atmosfæriske fænomener har en væsentlig indflydelse på energitabet med koronaen i ledningen, bør følgende hovedtyper af vejr tages i betragtning ved beregningen af ​​tabene: godt vejr, regn, frost, sne.

For at bekæmpe dette fænomen er strømledningens ledere opdelt i flere dele, afhængigt af spændingen på linjen, for at reducere den lokale spænding nær lederne og forhindre dannelsen af ​​korona i princippet.

På grund af adskillelsen af ​​lederne falder feltstyrken på grund af det større overfladeareal af de adskilte ledere sammenlignet med overfladearealet af en enkelt leder med samme tværsnit, og ladningen på de adskilte ledere stiger i et mindre antal gange end overfladearealet af lederne.

Mindre trådradier giver en langsommere stigning i koronatab. De mindste koronatab opnås, når afstanden mellem lederne i fasen er 10 — 20 cm. Dog på grund af faren for isvækst på faselederbundtet, hvilket vil medføre en kraftig stigning i vindtrykket på ledningen , afstanden er tager for 40-50 cm.

Derudover bruges anti-corona ringe på højspændingstransmissionsledninger, som er toroider lavet af et ledende materiale, normalt metal, der er fastgjort til en terminal eller anden højspændings hardwaredel.

Coronaringens rolle er at fordele gradienten af ​​det elektriske felt og sænke dets maksimale værdier under koronatærsklen, og derved forhindre, at koronaudladningen fuldstændigt eller i det mindste de destruktive virkninger af udledningen overføres fra det værdifulde udstyr til ring.

Corona-udladning finder praktisk anvendelse i elektrostatiske gasrensere, såvel som til at detektere revner i produkter.Inden for kopieringsteknologi — til at oplade og aflade fotoledere og overføre farvepulver til papir. Derudover kan koronaudladningen bruges til at bestemme trykket inde i en glødelampe (ved størrelsen af ​​koronaen i identiske lamper).