Коронно изхвърляне — произход, характеристики и приложение
При условия на рязко нехомогенни електромагнитни полета, върху електроди с висока кривина на външните повърхности, в някои ситуации може да започне коронарен разряд — независим електрически разряд в газ. Като връх, подходяща за това явление форма, може да действа: връх, тел, ъгъл, зъб и т.н.
Основното условие за началото на разреждането е, че близо до острия ръб на електрода трябва да има относително по -висока напрегнатост на електрическото поле, отколкото в останалата част от пътя между електродите, което създава потенциална разлика.
За въздуха при нормални условия (при атмосферно налягане) граничната стойност на електрическия интензитет е 30 kV / cm; при такова напрежение на върха на електрода се появява слабо сияние, наподобяващо форма на корона. Ето защо разрядът се нарича коронен разряд.
Такъв разряд се характеризира с появата на йонизационни процеси само в близост до коронния електрод, докато вторият електрод може да изглежда съвсем нормален, тоест без образуване на корона.
Коронните разряди понякога могат да се наблюдават в естествени условия, например по върховете на дърветата, когато това се улеснява от модела на разпределение на естественото електрическо поле (преди гръмотевична буря или при снежна буря).
Образуването на коронен разряд протича по следния начин. Молекула на въздуха е случайно йонизирана и се излъчва електрон.
Електронът изпитва ускорение в електрическо поле близо до върха и достига достатъчно енергия, за да го йонизира веднага щом срещне следващата молекула по пътя си и електронът излита отново. Броят на заредените частици, движещи се в електрическо поле близо до върха, се увеличава като лавина.
Ако острият коронен електрод е отрицателен електрод (катод), в този случай короната ще се нарече отрицателна и лавина от йонизационни електрони ще се премести от върха на короната към положителния електрод. Образуването на свободни електрони се улеснява от термионното излъчване на катода.
Когато лавина от електрони, движещи се от върха, достигне района, където силата на електрическото поле вече не е достатъчна за по -нататъшна лавинна йонизация, електроните се рекомбинират с неутрални въздушни молекули, образувайки отрицателни йони, които след това се превръщат в носители на ток в областта извън короната. Отрицателната корона има характерно равномерно сияние.
В случай, че източникът на короната е положителен електрод (анод), движението на лавини от електрони е насочено към върха, а движението на йони е насочено навън от върха. Вторичните фотопроцеси близо до положително заредения връх улесняват възпроизвеждането на лавино-задействащите електрони.
Далеч от върха, където силата на електрическото поле не е достатъчна, за да осигури лавинна йонизация, носителите на тока остават положителни йони, движещи се към отрицателния електрод. Положителната корона се характеризира с стримери, които се разпространяват в различни посоки от върха, а при по -високо напрежение стримерите приемат формата на искрови канали.
По проводниците на електропроводи с високо напрежение също е възможна корона и тук това явление води до загуби на електричество, което се изразходва главно за движението на заредени частици и отчасти за радиация.
Корона на проводниците на линиите възниква, когато силата на полето върху тях надвишава критичната стойност.
Короната причинява появата на по -високи хармоници в кривата на тока, което може рязко да увеличи смущаващото влияние на електропроводите върху комуникационните линии и активния компонент на тока в линията, поради движението и неутрализирането на космическите заряди.
Ако пренебрегнем спада на напрежението в коронарния слой, тогава можем да приемем, че радиусът на проводниците и следователно капацитетът на линията периодично се увеличават и тези стойности се колебаят с честота 2 пъти по -голяма от честотата на мрежата (периодът от тези промени завършва през полупериода на работната честота).
Тъй като атмосферните явления оказват значително влияние върху загубата на енергия с короната в линията, при изчисляването на загубите трябва да се вземат предвид следните основни видове време: хубаво време, дъжд, слана, сняг.
За да се пребори с това явление, проводниците на електропровода се разделят на няколко части, в зависимост от напрежението на линията, за да се намали локалното напрежение в близост до проводниците и да се предотврати образуването на корона по принцип.
Поради разделянето на проводниците силата на полето намалява поради по-голямата повърхност на разделените проводници в сравнение с повърхността на единичен проводник със същото напречно сечение, а зарядът на разделените проводници се увеличава в по-малък брой пъти отколкото повърхността на проводниците.
По -малките радиуси на проводниците дават по -бавно нарастване на загубата на корона. Най -малките загуби на корона се получават, когато разстоянието между проводниците във фазата е 10 — 20 см. Въпреки това, поради опасността от прерастване на лед на снопа фазов проводник, което ще доведе до рязко увеличаване на налягането на вятъра върху линията, разстоянието се приема за 40-50 cm.
В допълнение, антикоронните пръстени се използват на високоволтови преносни линии, които са тороиди, направени от проводящ материал, обикновено метал, който е прикрепен към терминал или друга хардуерна част на високо напрежение.
Ролята на коронния пръстен е да разпределя градиента на електрическото поле и да понижава максималните му стойности под прага на короната, като по този начин предотвратява изпускането на короната напълно или поне разрушителните ефекти на разряда се прехвърлят от ценното оборудване към пръстена.
Коронният разряд намира практическо приложение в електростатични пречистватели на газ, както и за откриване на пукнатини в продуктите. В технологията за копиране — за зареждане и разреждане на фотопроводници и за прехвърляне на прах за оцветяване върху хартия. В допълнение, коронарният разряд може да се използва за определяне на налягането вътре в лампата с нажежаема жичка (по размера на короната в еднакви лампи).