Koronalna razelektritev - izvor, značilnosti in uporaba
V pogojih močno nehomogenih elektromagnetnih polj se lahko na elektrodah z visoko ukrivljenostjo zunanjih površin v nekaterih situacijah začne koronska razelektritev - neodvisna električna razelektritev v plinu. Kot konica lahko deluje oblika, primerna za ta pojav: konica, žica, vogal, zob itd.
Glavni pogoj za nastanek razelektritve je, da mora biti v bližini ostrega roba elektrode sorazmerno višja električna poljska jakost kot na preostalem delu poti med elektrodama, kar ustvarja potencialno razliko.
Za zrak pri normalnih pogojih (pri atmosferskem tlaku) je mejna vrednost električne jakosti 30 kV / cm; pri takšni napetosti se na konici elektrode pojavi šibek koronski sij. Zato se razelektritev imenuje koronska razelektritev.
Za takšno razelektritev je značilno, da se ionizacijski procesi pojavljajo samo v bližini koronske elektrode, medtem ko je druga elektroda lahko videti povsem normalno, torej brez nastanka korone.
Koronske razelektritve lahko včasih opazimo v naravnih razmerah, na primer na vrhovih dreves, ko to olajša vzorec porazdelitve naravnega električnega polja (pred nevihto ali med snežno nevihto).
Nastajanje koronske razelektritve poteka na naslednji način. Molekula zraka se pomotoma ionizira in odda elektron.
Elektron doživi pospešek v električnem polju blizu konice in doseže dovolj energije, da ga ionizira, takoj ko naleti na naslednjo molekulo na svoji poti in elektron spet vzleti. Število nabitih delcev, ki se premikajo v električnem polju blizu konice, narašča kot plaz.
Če je ostra koronska elektroda negativna elektroda (katoda), se bo v tem primeru korona imenovala negativna in plaz ionizacijskih elektronov se bo premikal od konice korone do pozitivne elektrode. Generiranje prostih elektronov je olajšano s termionskim sevanjem katode.
Ko plaz elektronov, ki se giblje od konice, doseže območje, kjer jakost električnega polja ne zadošča več za nadaljnjo lavinsko ionizacijo, se elektroni rekombinirajo z nevtralnimi molekulami zraka in tvorijo negativne ione, ki nato postanejo nosilci toka v območju zunaj krona. Negativna korona ima značilen enakomeren sij.
V primeru, da je vir korone pozitivna elektroda (anoda), je gibanje plazov elektronov usmerjeno proti konici, gibanje ionov pa navzven od konice. Sekundarni fotoprocesi v bližini pozitivno nabite konice olajšajo reprodukcijo elektronov, ki sprožijo plaz.
Daleč od konice, kjer električna poljska jakost ni zadostna za zagotovitev plazovite ionizacije, ostanejo nosilci toka pozitivni ioni, ki se premikajo proti negativni elektrodi. Za pozitivno korono so značilni strimerji, ki se širijo v različne smeri od konice, pri višjih napetostih pa strimerji prevzamejo obliko iskričnih kanalov.
Korona je možna tudi na žicah visokonapetostnih daljnovodov, pri čemer ta pojav vodi do izgub električne energije, ki se porabi predvsem za gibanje nabitih delcev in delno za sevanje.
Korona na vodnikih nastane, ko poljska jakost na njih preseže kritično vrednost.
Korona povzroči pojav višjih harmonikov v tokovni krivulji, ki lahko zaradi gibanja in nevtralizacije prostorskih nabojev močno povečajo moteči vpliv daljnovodov na komunikacijske vode in aktivno komponento toka v vodu.
Če zanemarimo padec napetosti v koronalni plasti, potem lahko domnevamo, da se polmer žic in s tem zmogljivost linije občasno povečuje in te vrednosti nihajo s frekvenco, ki je 2-krat večja od frekvence omrežja ( obdobje teh sprememb se konča v polperiodi delovne frekvence).
Ker imajo atmosferski pojavi pomemben vpliv na izgubo energije s korono v liniji, je treba pri izračunu izgub upoštevati naslednje glavne vrste vremena: lepo vreme, dež, mraz, sneg.
Za boj proti temu pojavu so vodniki daljnovoda razdeljeni na več delov, odvisno od napetosti voda, da se zmanjša lokalna napetost v bližini vodnikov in načeloma prepreči nastanek korone.
Zaradi ločevanja vodnikov se poljska jakost zaradi večje površine ločenih vodnikov v primerjavi s površino posameznega vodnika enakega prereza zmanjša, naboj na ločenih vodnikih pa se poveča v manjšem številu krat od površine vodnikov.
Manjši radiji žice povzročijo počasnejše povečanje izgube korone. Najmanjše koronske izgube so dosežene, če je razdalja med vodniki v fazi 10-20 cm, vendar zaradi nevarnosti rasti ledu na snopu faznih vodnikov, kar bo povzročilo močno povečanje pritiska vetra na liniji. , razdalja je 40-50 cm.
Poleg tega se protikoronski obroči uporabljajo na visokonapetostnih prenosnih vodih, ki so toroidi iz prevodnega materiala, običajno kovine, ki je pritrjen na terminal ali drug visokonapetostni del strojne opreme.
Vloga koronskega obroča je porazdeliti gradient električnega polja in znižati njegove največje vrednosti pod koronski prag, s čimer popolnoma prepreči koronsko razelektritev ali vsaj prenos uničujočih učinkov razelektritve iz dragocene opreme na prstan.
Koronska razelektritev najde praktično uporabo v elektrostatičnih čistilnikih plinov, pa tudi za odkrivanje razpok v izdelkih.V tehnologiji kopiranja - za polnjenje in praznjenje fotoprevodnikov ter za prenos barvnega prahu na papir. Poleg tega lahko s koronsko razelektritvijo določimo tlak v žarnici z žarilno nitko (glede na velikost korone pri enakih žarnicah).