Коронално пражњење - порекло, карактеристике и примена

У условима оштро нехомогених електромагнетних поља, на електродама са великом кривином спољашњих површина, у неким ситуацијама може да почне коронско пражњење — независно електрично пражњење у гасу. Као врх може деловати облик погодан за ову појаву: врх, жица, угао, зуб итд.

Главни услов за почетак пражњења је да у близини оштре ивице електроде мора постојати релативно већа јачина електричног поља него у остатку пута између електрода, што ствара потенцијалну разлику.

За ваздух у нормалним условима (при атмосферском притиску), гранична вредност електричног интензитета је 30 кВ / цм; при таквом напону на врху електроде се појављује слаб сјај налик корони. Због тога се пражњење назива коронско пражњење.

Овакво пражњење карактерише појава јонизационих процеса само у близини коронске електроде, док друга електрода може деловати потпуно нормално, односно без формирања короне.

Корона пражњења се понекад могу посматрати у природним условима, на пример на врховима дрвећа, када је то олакшано шаблоном дистрибуције природног електричног поља (пре грмљавине или током снежне олује).

Формирање коронског пражњења се одвија на следећи начин. Молекул ваздуха се случајно јонизује и емитује се електрон.

Електрон доживљава убрзање у електричном пољу близу врха и достиже довољно енергије да га јонизује чим наиђе на следећи молекул на свом путу и ​​електрон поново полети. Број наелектрисаних честица које се крећу у електричном пољу близу врха расте као лавина.

Ако је оштра корона електрода негативна електрода (катода), у овом случају корона ће се звати негативном и лавина јонизационих електрона ће се кретати од врха короне до позитивне електроде. Генерисање слободних електрона је олакшано термоионским зрачењем катоде.

Када лавина електрона који се крећу од врха достигне област у којој јачина електричног поља више није довољна за даљу лавину јонизацију, електрони се рекомбинују са неутралним молекулима ваздуха, формирајући негативне јоне, који затим постају носиоци струје у области изван круна. Негативна корона има карактеристичан уједначен сјај.

У случају да је извор короне позитивна електрода (анода), кретање лавина електрона је усмерено ка врху, а кретање јона је усмерено ка споља од врха. Секундарни фотопроцеси у близини позитивно наелектрисаног врха олакшавају репродукцију електрона који изазивају лавину.

Далеко од врха, где јачина електричног поља није довољна да обезбеди лавину јонизацију, носиоци струје остају позитивни јони који се крећу ка негативној електроди. Позитивну корону карактеришу стримери који се шире у различитим правцима од врха, а при вишим напонима струјаци попримају облик варничких канала.

Корона је могућа и на жицама високонапонских далековода, а овде ова појава доводи до губитака електричне енергије која се троши углавном на кретање наелектрисаних честица и делимично на зрачење.

Корона на проводницима водова настаје када јачина поља на њима пређе критичну вредност.

Корона изазива појаву виших хармоника у криву струје, што може нагло повећати ометајући утицај водова на комуникационе водове и активну компоненту струје у линији, услед кретања и неутрализације свемирских наелектрисања.

Ако занемаримо пад напона у короналном слоју, онда можемо претпоставити да се радијус жица, а самим тим и капацитет линије повремено повећавају и ове вредности флуктуирају са фреквенцијом 2 пута већом од фреквенције мреже ( период ових промена завршава се у полупериоду радне фреквенције).

Пошто атмосферске појаве имају значајан утицај на губитак енергије са короном у линији, при израчунавању губитака треба узети у обзир следеће главне типове времена: лепо време, кишу, мраз, снег.

За борбу против ове појаве, проводници далековода су подељени на неколико делова, у зависности од напона линије, да би се смањио локални напон у близини проводника и спречило стварање короне у принципу.

Због раздвајања проводника, јачина поља се смањује због веће површине раздвојених проводника у поређењу са површином појединачног проводника истог попречног пресека, а наелектрисање на раздвојеним проводницима расте у мањем броју пута од површине проводника.

Мањи радијуси жице дају спорије повећање губитка короне. Најмањи губици короне се добијају када је растојање између проводника у фази 10 — 20 цм.Међутим, због опасности од пораста леда на снопу фазног проводника, што ће довести до наглог повећања притиска ветра на линију. , растојање је 40-50 цм.

Поред тога, анти-корона прстенови се користе на високонапонским далеководима, који су тороиди направљени од проводног материјала, обично метала, који је причвршћен за терминал или други високонапонски хардверски део.

Улога коронског прстена је да расподели градијент електричног поља и спусти његове максималне вредности испод прага короне, чиме се спречава потпуно коронско пражњење или бар да се деструктивни ефекти пражњења пренесу са вредне опреме на прстен.

Коронско пражњење налази практичну примену у електростатичким пречистачима гаса, као и за откривање пукотина у производима.У технологији копирања — за пуњење и пражњење фотопроводника и за преношење праха за бојење на папир. Поред тога, коронско пражњење се може користити за одређивање притиска унутар лампе са жарном нити (по величини короне у идентичним лампама).