Koronal deşarj - köken, özellikler ve uygulama
Keskin homojen olmayan elektromanyetik alanların koşulları altında, dış yüzeyleri yüksek eğriliğe sahip elektrotlarda, bazı durumlarda bir korona deşarjı - bir gazda bağımsız bir elektrik deşarjı - başlayabilir. Bir uç olarak, bu fenomene uygun bir şekil hareket edebilir: uç, tel, köşe, diş vb.
Deşarjın başlaması için ana koşul, elektrotun keskin kenarı yakınında, elektrotlar arasındaki yolun geri kalanından potansiyel bir fark yaratan nispeten daha yüksek bir elektrik alan kuvvetinin olması gerektiğidir.
Normal koşullar altında (atmosferik basınçta) hava için, elektrik yoğunluğunun sınır değeri 30 kV/cm'dir; böyle bir voltajda, elektrotun ucunda zayıf bir korona benzeri parıltı belirir. Bu nedenle deşarja korona deşarjı denir.
Böyle bir deşarj, iyonlaşma süreçlerinin yalnızca korona elektrodunun çevresinde ortaya çıkmasıyla karakterize edilirken, ikinci elektrot tamamen normal, yani bir korona oluşmadan görünebilir.
Korona deşarjları bazen doğal koşullarda, örneğin ağaçların tepelerinde, doğal elektrik alanının dağılım modeliyle kolaylaştırıldığında (fırtınadan önce veya kar fırtınası sırasında) gözlemlenebilir.
Korona deşarjının oluşumu şu şekilde ilerler. Bir hava molekülü yanlışlıkla iyonize olur ve bir elektron yayılır.
Elektron, ucuna yakın bir elektrik alanında bir hızlanma yaşar ve yoluna çıkan bir sonraki molekülle karşılaştığı anda kendisini iyonlaştıracak kadar enerjiye ulaşır ve elektron tekrar havalanır. Uca yakın bir elektrik alanında hareket eden yüklü parçacıkların sayısı çığ gibi artar.
Keskin korona elektrodu negatif bir elektrot (katod) ise, bu durumda korona negatif olarak adlandırılacak ve koronanın ucundan pozitif elektroda bir iyonlaşma elektronları çığı hareket edecektir. Serbest elektronların oluşumu, katodun termiyonik radyasyonu ile kolaylaştırılır.
Uçtan hareket eden bir elektron çığı, elektrik alan kuvvetinin daha fazla çığ iyonizasyonu için artık yeterli olmadığı bölgeye ulaştığında, elektronlar nötr hava molekülleriyle yeniden birleşerek negatif iyonlar oluşturur ve bunlar daha sonra dış alanda akım taşıyıcıları haline gelir. taç. Negatif korona, karakteristik tekdüze bir parıltıya sahiptir.
Korona kaynağının pozitif bir elektrot (anot) olması durumunda, elektron çığlarının hareketi uca doğru, iyonların hareketi uçtan dışarıya doğru yönlendirilir. Pozitif yüklü ucun yanındaki ikincil ışık süreçleri, çığı tetikleyen elektronların çoğalmasını kolaylaştırır.
Elektrik alan kuvvetinin çığ iyonlaşmasını sağlamak için yeterli olmadığı uçtan uzakta, akım taşıyıcıları negatif elektroda doğru hareket eden pozitif iyonlar olarak kalır. Pozitif korona uçtan farklı yönlere yayılan flamalar ile karakterize edilir ve daha yüksek voltajlarda flamalar kıvılcım kanalları şeklini alır.
Korona, yüksek voltajlı elektrik hatlarının tellerinde de mümkündür ve burada bu fenomen, esas olarak yüklü parçacıkların hareketine ve kısmen radyasyona harcanan elektrik kayıplarına yol açar.
Hatların iletkenlerinde korona, üzerlerindeki alan şiddeti kritik değeri aştığında oluşur.
Korona, akım eğrisinde daha yüksek harmoniklerin ortaya çıkmasına neden olur, bu da uzay yüklerinin hareketi ve nötralizasyonu nedeniyle güç hatlarının iletişim hatları üzerindeki rahatsız edici etkisini ve hattaki akımın aktif bileşenini keskin bir şekilde artırabilir.
Koronal tabakadaki gerilim düşüşünü göz ardı edersek, o zaman tellerin yarıçapının ve dolayısıyla hattın kapasitesinin periyodik olarak arttığını ve bu değerlerin şebeke frekansının 2 katı bir frekansla dalgalandığını varsayabiliriz ( Bu değişikliklerin periyodu, çalışma frekansının yarı periyodunda sona erer).
Korona hattaki enerji kaybı üzerinde atmosferik olayların önemli bir etkisi olduğundan, kayıplar hesaplanırken aşağıdaki ana hava türleri dikkate alınmalıdır: iyi hava, yağmur, don, kar.
Bu fenomenle mücadele etmek için, iletkenlerin yakınındaki yerel voltajı azaltmak ve prensip olarak korona oluşumunu önlemek için, güç hattının iletkenleri hattın voltajına bağlı olarak birkaç parçaya bölünür.
İletkenlerin ayrılmasından dolayı aynı kesitteki tek bir iletkenin yüzey alanına göre ayrılan iletkenlerin yüzey alanı daha geniş olduğundan alan şiddeti azalır ve ayrılan iletkenlerdeki yük artar. iletkenlerin yüzey alanından daha az sayıda.
Daha küçük tel yarıçapları, korona kaybında daha yavaş bir artış sağlar. En küçük korona kayıpları, fazdaki iletkenler arasındaki mesafe 10 - 20 cm olduğunda elde edilir, ancak faz iletkeni demetinde hat üzerindeki rüzgar basıncında keskin bir artışa yol açacak buzlanma tehlikesi nedeniyle , mesafe 40-50 cm'dir.
Ek olarak, yüksek voltajlı iletim hatlarında, bir terminale veya diğer yüksek voltajlı donanım parçasına takılan, genellikle metal olan iletken bir malzemeden yapılmış toroidler olan anti-korona halkalar kullanılır.
Korona halkasının rolü, elektrik alanın gradyanını dağıtmak ve maksimum değerlerini korona eşiğinin altına düşürmek, böylece korona deşarjının tamamen veya en azından deşarjın değerli ekipmandan değerli ekipmana aktarılan yıkıcı etkilerini önlemektir. yüzük.
Korona deşarjı, elektrostatik gaz temizleyicilerinde ve ayrıca ürünlerdeki çatlakları tespit etmek için pratik uygulama bulur.Kopyalama teknolojisinde - foto iletkenleri şarj etmek ve boşaltmak ve renklendirici tozu kağıda aktarmak için. Ek olarak, bir akkor lamba içindeki basıncı belirlemek için korona deşarjı kullanılabilir (aynı lambalardaki korona boyutuna göre).