Koronala flytningar - ursprung, egenskaper och tillämpning

Under förhållanden med kraftigt inhomogena elektromagnetiska fält, på elektroder med en hög krökning av de yttre ytorna, kan i vissa situationer en koronaurladdning - en oberoende elektrisk urladdning i en gas - börja. Som en spets kan en form lämplig för detta fenomen fungera: spets, tråd, hörn, tand, etc.

Huvudvillkoret för att urladdningen börjar är att det nära elektrodens skarpa kant måste finnas en relativt högre elektrisk fältstyrka än i resten av banan mellan elektroderna, vilket skapar en potentialskillnad.

För luft under normala förhållanden (vid atmosfärstryck) är gränsvärdet för den elektriska intensiteten 30 kV / cm; vid en sådan spänning uppträder ett svagt koronaliknande sken vid spetsen av elektroden. Det är därför urladdningen kallas en koronaurladdning.

En sådan urladdning kännetecknas av uppkomsten av joniseringsprocesser endast i närheten av koronaelektroden, medan den andra elektroden kan verka helt normal, det vill säga utan att en korona bildas.

Koronaurladdningar kan ibland observeras under naturliga förhållanden, till exempel på trädtopparna, när detta underlättas av fördelningsmönstret för det naturliga elektriska fältet (före ett åskväder eller under en snöstorm).

Bildandet av koronaurladdning fortskrider på följande sätt. En luftmolekyl joniseras av misstag och en elektron sänds ut.

Elektronen upplever en acceleration i ett elektriskt fält nära spetsen och når tillräckligt med energi för att jonisera den så fort den möter nästa molekyl i sin väg och elektronen tar fart igen. Antalet laddade partiklar som rör sig i ett elektriskt fält nära spetsen ökar som en lavin.

Om den skarpa koronaelektroden är en negativ elektrod (katod) kommer i detta fall koronan att kallas negativ och en lavin av joniseringselektroner kommer att röra sig från spetsen av koronan till den positiva elektroden. Genereringen av fria elektroner underlättas av termionisk strålning från katoden.

När en lavin av elektroner som rör sig från spetsen når det område där det elektriska fältets styrka inte längre är tillräcklig för ytterligare lavinjonisering, rekombinerar elektronerna med neutrala luftmolekyler och bildar negativa joner, som sedan blir strömbärare i området utanför krona. Den negativa koronan har en karakteristisk enhetlig glöd.

I händelse av att källan till koronan är en positiv elektrod (anod), riktas rörelsen av laviner av elektroner mot spetsen, och jonernas rörelse riktas utåt från spetsen. Sekundära fotoprocesser nära den positivt laddade spetsen underlättar reproduktionen av de lavinutlösande elektronerna.

Långt från spetsen, där den elektriska fältstyrkan inte är tillräcklig för att säkerställa lavinjonisering, förblir strömbärarna positiva joner som rör sig mot den negativa elektroden. Den positiva koronan kännetecknas av streamers som sprider sig i olika riktningar från spetsen, och vid högre spänningar tar streamers formen av gnistkanaler.

Corona är också möjligt på ledningarna till högspänningsledningar, och här leder detta fenomen till förluster av elektricitet, som främst spenderas på förflyttning av laddade partiklar och delvis på strålning.

Corona på ledarna i ledningarna uppstår när fältstyrkan på dem överstiger det kritiska värdet.

Corona orsakar uppkomsten av högre övertoner i strömkurvan, vilket kraftigt kan öka kraftledningarnas störande inverkan på kommunikationsledningar och den aktiva komponenten av strömmen i ledningen, på grund av rörelse och neutralisering av rymdladdningar.

Om vi ​​ignorerar spänningsfallet i det koronala lagret, kan vi anta att trådarnas radie och därför kapaciteten på linjen ökar periodiskt och dessa värden fluktuerar med en frekvens som är 2 gånger större än nätverkets frekvens (den period av dessa förändringar slutar i halvperioden av driftfrekvensen).

Eftersom atmosfäriska fenomen har en betydande inverkan på energiförlusten med koronan i linjen, bör följande huvudtyper av väder beaktas vid beräkning av förlusterna: fint väder, regn, frost, snö.

För att bekämpa detta fenomen är kraftledningens ledare uppdelade i flera delar, beroende på spänningen på ledningen, för att minska den lokala spänningen nära ledarna och förhindra bildandet av korona i princip.

På grund av separeringen av ledarna minskar fältstyrkan på grund av den större ytarean på de separerade ledarna jämfört med ytarean på en enda ledare med samma tvärsnitt, och laddningen på de separerade ledarna ökar i ett mindre antal gånger än ledarnas yta.

Mindre trådradier ger en långsammare ökning av koronaförlusten. De minsta koronaförlusterna erhålls när avståndet mellan ledarna i fasen är 10 — 20 cm. Men på grund av faran för istillväxt på fasledarknippet, vilket kommer att leda till en kraftig ökning av vindtrycket på ledningen , avståndet är 40-50 cm.

Dessutom används anti-korona-ringar på högspänningsledningar, som är toroider gjorda av ett ledande material, vanligtvis metall, som är fäst vid en terminal eller annan högspänningskomponent.

Koronaringens roll är att fördela det elektriska fältets gradient och sänka dess maximala värden under koronatröskeln, och därigenom förhindra att koronaurladdningen fullständigt eller åtminstone de destruktiva effekterna av urladdningen överförs från den värdefulla utrustningen till ringa.

Coronaurladdning finner praktisk tillämpning i elektrostatiska gasrenare, såväl som för att upptäcka sprickor i produkter.Inom kopieringsteknik — för att ladda och ladda ur fotoledare och att överföra färgpulver till papper. Dessutom kan koronaurladdningen användas för att bestämma trycket inuti en glödlampa (efter storleken på koronan i identiska lampor).