Koronālā izlāde - izcelsme, īpašības un pielietojums
Krasi neviendabīgu elektromagnētisko lauku apstākļos uz elektrodiem ar augstu ārējo virsmu izliekumu dažās situācijās var sākties koronaizlāde — neatkarīga elektriskā izlāde gāzē. Kā uzgalis var darboties šai parādībai piemērota forma: uzgalis, stieple, stūris, zobs utt.
Galvenais nosacījums izlādes sākumam ir tāds, ka elektroda asās malas tuvumā jābūt relatīvi lielākam elektriskā lauka stiprumam nekā pārējā ceļā starp elektrodiem, kas rada potenciālu starpību.
Gaisam normālos apstākļos (pie atmosfēras spiediena) elektriskās intensitātes robežvērtība ir 30 kV / cm; pie šāda sprieguma elektroda galā parādās vājš koronai līdzīgs spīdums. Tāpēc izlādi sauc par korona izlādi.
Šādu izlādi raksturo jonizācijas procesu parādīšanās tikai korona elektroda tuvumā, savukārt otrs elektrods var izskatīties pilnīgi normāls, tas ir, bez vainaga veidošanās.
Korona izlādes dažkārt var novērot dabiskos apstākļos, piemēram, koku galotnēs, kad to veicina dabiskā elektriskā lauka izplatības shēma (pirms pērkona negaisa vai sniega vētras laikā).
Korona izlādes veidošanās notiek šādi. Gaisa molekula nejauši tiek jonizēta un izdalās elektrons.
Elektrons piedzīvo paātrinājumu elektriskajā laukā netālu no gala un sasniedz pietiekami daudz enerģijas, lai to jonizētu, tiklīdz tas savā ceļā sastopas ar nākamo molekulu un elektrons atkal paceļas. Lādēto daļiņu skaits, kas pārvietojas elektriskajā laukā gala tuvumā, palielinās kā lavīna.
Ja asais korona elektrods ir negatīvs elektrods (katods), šajā gadījumā korona tiks saukta par negatīvu un jonizācijas elektronu lavīna virzīsies no vainaga gala uz pozitīvo elektrodu. Brīvo elektronu veidošanos veicina katoda termiskais starojums.
Kad elektronu lavīna, kas virzās no gala, sasniedz apgabalu, kurā elektriskā lauka stiprums vairs nav pietiekams tālākai lavīnas jonizācijai, elektroni rekombinējas ar neitrālām gaisa molekulām, veidojot negatīvus jonus, kas pēc tam kļūst par strāvas nesējiem zonā ārpus lavīnas. kronis. Negatīvajai koronai ir raksturīgs vienmērīgs spīdums.
Gadījumā, ja vainaga avots ir pozitīvs elektrods (anods), elektronu lavīnu kustība ir vērsta uz galu, bet jonu kustība ir vērsta uz āru no gala. Sekundārie fotoprocesi pie pozitīvi lādēta gala atvieglo lavīnu izraisošo elektronu reproducēšanu.
Tālu no gala, kur elektriskā lauka stiprums nav pietiekams, lai nodrošinātu lavīnu jonizāciju, strāvas nesēji paliek pozitīvi joni, kas virzās uz negatīvo elektrodu. Pozitīvajai koronai ir raksturīgi straumētāji, kas no gala izplatās dažādos virzienos, un pie augstāka sprieguma straumi iegūst dzirksteļu kanālu formu.
Korona ir iespējama arī uz augstsprieguma elektropārvades līniju vadiem, un šeit šī parādība izraisa elektrības zudumus, kas tiek tērēti galvenokārt lādētu daļiņu kustībai un daļēji starojumam.
Korona uz līniju vadītājiem rodas, ja lauka stiprums uz tiem pārsniedz kritisko vērtību.
Korona izraisa augstāku harmoniku parādīšanos strāvas līknē, kas var strauji palielināt elektrolīniju traucējošo ietekmi uz sakaru līnijām un strāvas aktīvo komponentu līnijā, pateicoties kosmosa lādiņu kustībai un neitralizēšanai.
Ja mēs ignorējam sprieguma kritumu koronālajā slānī, tad varam pieņemt, ka vadu rādiuss un līdz ar to arī līnijas kapacitāte periodiski palielinās un šīs vērtības svārstās ar frekvenci, kas ir 2 reizes lielāka par tīkla frekvenci ( šo izmaiņu periods beidzas darbības frekvences pusperiodā).
Tā kā atmosfēras parādībām ir būtiska ietekme uz enerģijas zudumiem ar vainagu līnijā, tad, aprēķinot zaudējumus, jāņem vērā šādi galvenie laikapstākļu veidi: labs laiks, lietus, sals, sniegs.
Lai cīnītos pret šo parādību, elektrolīnijas vadītāji ir sadalīti vairākās daļās atkarībā no līnijas sprieguma, lai samazinātu lokālo spriegumu vadītāju tuvumā un principā novērstu korona veidošanos.
Sakarā ar vadītāju atdalīšanu, lauka stiprums samazinās, jo atdalīto vadītāju virsmas laukums ir lielāks, salīdzinot ar viena un tā paša šķērsgriezuma viena vadītāja virsmas laukumu, un palielinās atdalīto vadītāju lādiņš mazākā reižu skaitā nekā vadītāju virsmas laukums.
Mazāki stieples rādiusi lēnāk palielina korona zudumu. Vismazākie koronas zudumi tiek iegūti, ja attālums starp vadiem fāzē ir 10 — 20 cm. Taču sakarā ar ledus veidošanās draudiem uz fāzes vadu kūļa, kas izraisīs strauju vēja spiediena palielināšanos uz līnijas , attālums ir 40-50 cm.
Turklāt pretkorona gredzenus izmanto augstsprieguma pārvades līnijās, kas ir toroīdi, kas izgatavoti no vadoša materiāla, parasti metāla, kas ir piestiprināts pie spailes vai citas augstsprieguma aparatūras daļas.
Korona gredzena uzdevums ir sadalīt elektriskā lauka gradientu un pazemināt tā maksimālās vērtības zem koronas sliekšņa, tādējādi novēršot koronaizlādes pilnīgu vai vismaz izlādes postošo seku pārnešanu no vērtīgā aprīkojuma uz gredzens.
Korona izlāde ir praktiski pielietojama elektrostatiskajos gāzes attīrītājos, kā arī produktu plaisu noteikšanai.Kopēšanas tehnoloģijā — lai uzlādētu un izlādētu fotovadītājus un pārnestu krāsojošo pulveri uz papīra. Turklāt koronaizlādi var izmantot, lai noteiktu spiedienu kvēlspuldzes iekšpusē (pēc korona izmēra identiskās lampās).