Descàrrega coronal - origen, característiques i aplicació

En condicions de camps electromagnètics molt poc homogenis, en elèctrodes amb una alta curvatura de les superfícies exteriors, en algunes situacions pot començar una descàrrega corona, una descàrrega elèctrica independent en un gas. Com a punta pot actuar una forma adequada per a aquest fenomen: punta, filferro, cantonada, dent, etc.

La condició principal per a l'inici de la descàrrega és que prop de la vora afilada de l'elèctrode hi ha d'haver una força de camp elèctric relativament més alta que a la resta del camí entre els elèctrodes, la qual cosa crea una diferència de potencial.

Per a l'aire en condicions normals (a pressió atmosfèrica), el valor límit de la intensitat elèctrica és de 30 kV / cm; a tal voltatge, apareix una feble resplendor semblant a una corona a la punta de l'elèctrode. És per això que la descàrrega s'anomena descàrrega corona.

Aquesta descàrrega es caracteritza per l'aparició de processos d'ionització només a les proximitats de l'elèctrode corona, mentre que el segon elèctrode pot semblar completament normal, és a dir, sense formació de corona.

Les descàrregues de corona de vegades es poden observar en condicions naturals, per exemple a les copes dels arbres, quan això es facilita pel patró de distribució del camp elèctric natural (abans d'una tempesta o durant una tempesta de neu).

La formació de la descàrrega corona es produeix de la següent manera. Una molècula d'aire s'ionitza accidentalment i s'emet un electró.

L'electró experimenta una acceleració en un camp elèctric prop de la punta i arriba a l'energia suficient per ionitzar-lo tan bon punt es troba amb la següent molècula al seu pas i l'electró torna a enlairar-se. El nombre de partícules carregades que es mouen en un camp elèctric prop de la punta augmenta com una allau.

Si l'elèctrode de corona afilat és un elèctrode negatiu (càtode), en aquest cas la corona s'anomenarà negativa i una allau d'electrons d'ionització es mourà de la punta de la corona a l'elèctrode positiu. La generació d'electrons lliures es facilita per la radiació termoiònica del càtode.

Quan una allau d'electrons que es mou des de la punta arriba a la regió on la força del camp elèctric ja no és suficient per a una nova ionització d'allaus, els electrons es recombinen amb molècules neutres d'aire, formant ions negatius, que després esdevenen portadors de corrent a l'àrea fora del corona. La corona negativa té una brillantor uniforme característica.

En el cas que la font de la corona sigui un elèctrode positiu (ànode), el moviment de les allaus d'electrons es dirigeix ​​cap a la punta i el moviment dels ions es dirigeix ​​cap a l'exterior des de la punta. Els fotoprocessos secundaris a prop de la punta carregada positivament faciliten la reproducció dels electrons que desencadenen l'allau.

Lluny de la punta, on la força del camp elèctric no és suficient per garantir la ionització de l'allau, els portadors de corrent segueixen sent ions positius que es desplacen cap a l'elèctrode negatiu. La corona positiva es caracteritza per streamers que s'estenen en diferents direccions des de la punta, i a voltatges més alts els streamers prenen la forma de canals d'espurna.

Corona també és possible als cables de les línies elèctriques d'alta tensió, i aquí aquest fenomen provoca pèrdues d'electricitat, que es gasta principalment en el moviment de partícules carregades i en part en radiació.

La corona als conductors de les línies es produeix quan la intensitat de camp sobre elles supera el valor crític.

Corona provoca l'aparició d'harmònics més alts a la corba de corrent, que pot augmentar bruscament la influència pertorbadora de les línies elèctriques a les línies de comunicació i el component actiu del corrent a la línia, a causa del moviment i la neutralització de les càrregues espacials.

Si ignorem la caiguda de tensió a la capa coronal, podem suposar que el radi dels cables i, per tant, la capacitat de la línia augmenta periòdicament i aquests valors fluctuen amb una freqüència 2 vegades superior a la freqüència de la xarxa (el període d'aquests canvis acaba en el mig període de la freqüència de funcionament).

Atès que els fenòmens atmosfèrics tenen una influència significativa en la pèrdua d'energia amb la corona a la línia, a l'hora de calcular les pèrdues s'han de tenir en compte els següents tipus principals de temps: temps agradable, pluja, gelades, neu.

Per combatre aquest fenomen, els conductors de la línia elèctrica es divideixen en diverses parts, segons la tensió de la línia, per reduir la tensió local a prop dels conductors i evitar, en principi, la formació de corona.

A causa de la separació dels conductors, la intensitat del camp disminueix a causa de la superfície més gran dels conductors separats en comparació amb la superfície d'un sol conductor de la mateixa secció transversal, i la càrrega dels conductors separats augmenta. en un nombre de vegades menor que la superfície dels conductors.

Els radis de filferro més petits donen un augment més lent de la pèrdua de corona. Les pèrdues de corona més petites s'obtenen quan la distància entre els conductors de la fase és de 10 a 20 cm, però, a causa del perill de creixement del gel al paquet de conductors de fase, el que provocarà un fort augment de la pressió del vent a la línia. , la distància és de 40-50 cm.

A més, els anells anticorona s'utilitzen a les línies de transmissió d'alta tensió, que són toroides fets d'un material conductor, generalment metàl·lic, que s'uneix a un terminal o una altra peça de maquinari d'alta tensió.

El paper de l'anell de corona és distribuir el gradient del camp elèctric i reduir els seus valors màxims per sota del llindar de corona, evitant així la descàrrega de la corona completament o almenys els efectes destructius de la descàrrega que es transfereixin des de l'equip valuós al anell.

La descàrrega de corona troba una aplicació pràctica en purificadors de gas electrostàtics, així com per detectar esquerdes en productes.En tecnologia de còpia: per carregar i descarregar fotoconductors i transferir pols de color al paper. A més, la descàrrega de corona es pot utilitzar per determinar la pressió dins d'una làmpada incandescent (per la mida de la corona en làmpades idèntiques).