Στεφανιαία έκκριση - προέλευση, χαρακτηριστικά και εφαρμογή
Σε συνθήκες έντονα ανομοιογενών ηλεκτρομαγνητικών πεδίων, σε ηλεκτρόδια με υψηλή καμπυλότητα των εξωτερικών επιφανειών, σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να ξεκινήσει μια εκκένωση κορώνας - μια ανεξάρτητη ηλεκτρική εκκένωση σε ένα αέριο. Ως άκρη μπορεί να λειτουργήσει ένα σχήμα κατάλληλο για αυτό το φαινόμενο: μύτη, σύρμα, γωνία, δόντι κ.λπ.
Η κύρια προϋπόθεση για την έναρξη της εκφόρτισης είναι ότι κοντά στην αιχμηρή άκρη του ηλεκτροδίου πρέπει να υπάρχει σχετικά υψηλότερη ένταση ηλεκτρικού πεδίου από ότι στην υπόλοιπη διαδρομή μεταξύ των ηλεκτροδίων, γεγονός που δημιουργεί μια διαφορά δυναμικού.
Για αέρα υπό κανονικές συνθήκες (σε ατμοσφαιρική πίεση), η οριακή τιμή της ηλεκτρικής έντασης είναι 30 kV / cm. Σε μια τέτοια τάση, μια αδύναμη λάμψη σαν κορώνα εμφανίζεται στην άκρη του ηλεκτροδίου. Αυτός είναι ο λόγος που η έκκριση ονομάζεται εκκένωση κορώνας.
Μια τέτοια εκκένωση χαρακτηρίζεται από την εμφάνιση διεργασιών ιονισμού μόνο κοντά στο ηλεκτρόδιο της κορώνας, ενώ το δεύτερο ηλεκτρόδιο μπορεί να φαίνεται εντελώς φυσιολογικό, δηλαδή χωρίς σχηματισμό κορώνας.
Οι εκκενώσεις κορώνας μπορούν μερικές φορές να παρατηρηθούν σε φυσικές συνθήκες, για παράδειγμα στις κορυφές των δέντρων, όταν αυτό διευκολύνεται από το μοτίβο κατανομής του φυσικού ηλεκτρικού πεδίου (πριν από μια καταιγίδα ή κατά τη διάρκεια μιας χιονοθύελλας).
Ο σχηματισμός εκκρίματος κορώνας προχωρά με τον ακόλουθο τρόπο. Ένα μόριο αέρα ιονίζεται κατά λάθος και εκπέμπεται ένα ηλεκτρόνιο.
Το ηλεκτρόνιο βιώνει μια επιτάχυνση σε ένα ηλεκτρικό πεδίο κοντά στην άκρη και φτάνει σε αρκετή ενέργεια για να το ιονίσει μόλις συναντήσει το επόμενο μόριο στην πορεία του και το ηλεκτρόνιο απογειωθεί ξανά. Ο αριθμός των φορτισμένων σωματιδίων που κινούνται σε ένα ηλεκτρικό πεδίο κοντά στην κορυφή αυξάνεται σαν χιονοστιβάδα.
Εάν το αιχμηρό ηλεκτρόδιο της κορώνας είναι ένα αρνητικό ηλεκτρόδιο (κάθοδος), σε αυτή την περίπτωση το στέμμα θα ονομαστεί αρνητικό και μια χιονοστιβάδα ηλεκτρονίων ιονισμού θα μετακινηθεί από την κορυφή της κορώνας στο θετικό ηλεκτρόδιο. Η δημιουργία ελεύθερων ηλεκτρονίων διευκολύνεται από τη θερμιονική ακτινοβολία της καθόδου.
Όταν μια χιονοστιβάδα ηλεκτρονίων που κινείται από την κορυφή φτάσει στην περιοχή όπου η ισχύς του ηλεκτρικού πεδίου δεν είναι πλέον επαρκής για περαιτέρω ιονισμό χιονοστιβάδας, τα ηλεκτρόνια ανασυνδυάζονται με ουδέτερα μόρια αέρα, σχηματίζοντας αρνητικά ιόντα, τα οποία στη συνέχεια γίνονται φορείς ρεύματος στην περιοχή έξω από το στέμμα. Το αρνητικό στέμμα έχει μια χαρακτηριστική ομοιόμορφη λάμψη.
Στην περίπτωση που η πηγή της κορώνας είναι ένα θετικό ηλεκτρόδιο (άνοδος), η κίνηση των χιονοστιβάδων ηλεκτρονίων κατευθύνεται προς την κορυφή και η κίνηση των ιόντων κατευθύνεται προς τα έξω από την κορυφή. Οι δευτερεύουσες φωτοδιεργασίες κοντά στο θετικά φορτισμένο άκρο διευκολύνουν την αναπαραγωγή των ηλεκτρονίων που πυροδοτούν τη χιονοστιβάδα.
Μακριά από την κορυφή, όπου η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου δεν είναι επαρκής για να διασφαλίσει τον ιονισμό της χιονοστιβάδας, οι φορείς ρεύματος παραμένουν θετικά ιόντα που κινούνται προς το αρνητικό ηλεκτρόδιο. Το θετικό στέμμα χαρακτηρίζεται από σερπαντίνες που εξαπλώνονται σε διαφορετικές κατευθύνσεις από την κορυφή και σε υψηλότερες τάσεις οι σερπαντίνες παίρνουν τη μορφή καναλιών σπινθήρα.
Η κορώνα είναι επίσης δυνατή στα καλώδια των γραμμών υψηλής τάσης και εδώ αυτό το φαινόμενο οδηγεί σε απώλειες ηλεκτρικής ενέργειας, η οποία δαπανάται κυρίως στην κίνηση φορτισμένων σωματιδίων και εν μέρει στην ακτινοβολία.
Η κορώνα στους αγωγούς των γραμμών εμφανίζεται όταν η ένταση πεδίου πάνω τους υπερβαίνει την κρίσιμη τιμή.
Το Corona προκαλεί την εμφάνιση υψηλότερων αρμονικών στην καμπύλη ρεύματος, η οποία μπορεί να αυξήσει απότομα την ενοχλητική επίδραση των γραμμών ισχύος στις γραμμές επικοινωνίας και της ενεργού συνιστώσας του ρεύματος στη γραμμή, λόγω της κίνησης και της εξουδετέρωσης των διαστημικών φορτίων.
Εάν αγνοήσουμε την πτώση τάσης στο στεφανιαίο στρώμα, τότε μπορούμε να υποθέσουμε ότι η ακτίνα των καλωδίων και επομένως η χωρητικότητα της γραμμής αυξάνεται περιοδικά και αυτές οι τιμές κυμαίνονται με συχνότητα 2 φορές μεγαλύτερη από τη συχνότητα του δικτύου (η περίοδος αυτών των αλλαγών λήγει στη μισή περίοδο της συχνότητας λειτουργίας).
Δεδομένου ότι τα ατμοσφαιρικά φαινόμενα έχουν σημαντική επίδραση στην απώλεια ενέργειας με το στέμμα στη γραμμή, οι ακόλουθοι κύριοι τύποι καιρού θα πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά τον υπολογισμό των απωλειών: καλός καιρός, βροχή, παγετός, χιόνι.
Για την καταπολέμηση αυτού του φαινομένου, οι αγωγοί της γραμμής ισχύος χωρίζονται σε διάφορα μέρη, ανάλογα με την τάση της γραμμής, για να μειώσουν την τοπική τάση κοντά στους αγωγούς και να αποτρέψουν κατ' αρχήν το σχηματισμό κορώνας.
Λόγω του διαχωρισμού των αγωγών, η ένταση του πεδίου μειώνεται λόγω της μεγαλύτερης επιφάνειας των διαχωρισμένων αγωγών σε σύγκριση με την επιφάνεια ενός μόνο αγωγού της ίδιας διατομής και το φορτίο στους διαχωρισμένους αγωγούς αυξάνεται σε μικρότερο αριθμό φορών από την επιφάνεια των αγωγών.
Οι μικρότερες ακτίνες καλωδίων δίνουν μια πιο αργή αύξηση στην απώλεια κορώνας. Οι μικρότερες απώλειες κορώνας επιτυγχάνονται όταν η απόσταση μεταξύ των αγωγών στη φάση είναι 10 - 20 εκ. Ωστόσο, λόγω του κινδύνου ανάπτυξης πάγου στη δέσμη του αγωγού φάσης, η οποία θα οδηγήσει σε απότομη αύξηση της πίεσης του ανέμου στη γραμμή , η απόσταση διαρκεί για 40-50 cm.
Επιπλέον, οι δακτύλιοι κατά της κορώνας χρησιμοποιούνται σε γραμμές μετάδοσης υψηλής τάσης, οι οποίες είναι δακτύλιοι κατασκευασμένοι από αγώγιμο υλικό, συνήθως μέταλλο, που είναι προσαρτημένο σε έναν ακροδέκτη ή σε άλλο εξάρτημα υλικού υψηλής τάσης.
Ο ρόλος του δακτυλίου κορώνας είναι να κατανέμει την κλίση του ηλεκτρικού πεδίου και να μειώνει τις μέγιστες τιμές του κάτω από το κατώφλι της κορώνας, αποτρέποντας έτσι την εκκένωση κορώνας εντελώς ή τουλάχιστον τις καταστροφικές συνέπειες της εκκένωσης που μεταφέρονται από τον πολύτιμο εξοπλισμό στο δαχτυλίδι.
Η εκκένωση Corona βρίσκει πρακτική εφαρμογή σε ηλεκτροστατικούς καθαριστές αερίων, καθώς και στην ανίχνευση ρωγμών σε προϊόντα.Στην τεχνολογία αντιγραφής — για φόρτιση και εκφόρτιση φωτοαγωγών και μεταφορά χρωστικής σκόνης σε χαρτί. Επιπλέον, η εκκένωση κορώνας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της πίεσης μέσα σε μια λάμπα πυρακτώσεως (από το μέγεθος της κορώνας σε πανομοιότυπες λάμπες).