Коронний розряд

В умовах різко неоднорідних електромагнітних полів, на електродах з високою кривизною зовнішніх поверхонь, в деяких ситуаціях може початися коронний розряд – самостійний електричний розряд в газі. Як вістря, що підходить для даного явища форми, може виступати: вістря, провід, кут, зубець і т. д.

Головна умова для початку розряду – поблизу гострого краю електрода має бути присутня порівняно більш висока напруженість електричного поля, ніж на іншому шляху між електродами, що створюють різницю потенціалів. Для повітря в нормальних умовах (при атмосферному тиску), граничне значення електричної напруги становить 30кВ / см, при такій напруженості на вістрі електрода вже з’являється слабке світіння, що нагадує за формою корону. Ось чому розряд називається коронним розрядом.

Для такого розряду характерно перебіг процесів іонізації тільки біля коронирующего електрода, при цьому другий електрод може виглядати цілком зазвичай, тобто без освіти корони. Коронні розряди можна спостерігати іноді і в природних умовах, наприклад на верхівках дерев, коли цьому сприяє картина розподілу природного електричного поля (перед грозою або в заметіль).

Приклад коронного розряду

Процес формування коронного розряду протікає в такий спосіб. Молекула повітря випадково іонізується, при цьому вилітає електрон. Електрон відчуває прискорення в електричному полі біля вістря, і досягає достатньої енергії, щоб як тільки зустріне на своєму шляху наступну молекулу – іонізувати і її, і знову вилітає електрон. Число заряджених частинок, що рухаються в електричному полі біля вістря, лавиноподібно збільшується.

Якщо гострим коронирующим електродом є негативний електрод (катод), в цьому випадку корона буде називатися негативною, і лавина електронів іонізації буде рухатися від коронирующего вістря – в сторону позитивного електрода. Утворенню вільних електронів сприяє термоелектронна емісія на катоді.

Коли рухається від вістря лавина електронів досягає тієї області, де напруженості електричного поля виявляється вже не досить для подальшої лавинної іонізації, електрони рекомбінують з нейтральними молекулами повітря, утворюючи негативні іони, які далі стають носіями струму в зовнішньої від корони області. Негативна корона має характерне рівне світіння.

У разі, коли джерелом корони є позитивний електрод (анод), рух лавин електронів направлено до вістря, а рух іонів – назовні від вістря. Вторинні фотопроцеси біля позитивно зарядженого вістря сприяють відтворення запускають лавину електронів. Далеко від вістря, де напруженість електричного поля не достатня для забезпечення лавинної іонізації, носіями струму залишаються позитивні іони, що рухаються в бік негативного електрода. Для позитивної корони характерні стримери, що розпускаються в різні боки від вістря, а при більш високій напрузі стримери набувають вигляду іскрових каналів.

На проводах високовольтних ліній електропередач теж можлива корона, причому тут це явище призводить до втрат електроенергії. Для боротьби з цим явищем, дроти ЛЕП розщеплюють на кілька штук, залежно від напруги на лінії, щоб зменшити локальні напруженості поблизу проводів, і запобігти утворенню корони в принципі.

Коли погода (температура і вологість повітря) сприяє втратам на корону, доцільно зменшити напругу на лінії до певної величини. Так, для уникнення корони на лініях з напругою 110кВ перетин дроту роблять рівним мінімум 95кв.мм, для 150кВ – 120кв.мм, для 220кВ – 240кв.мм.

Коронний розряд на ЛЕП

Крім того на високовольтних ЛЕП застосовують анти-коронні кільця, що представляють собою тороіди з провідного матеріалу, зазвичай металу, який прикріплений до терміналу або іншого апаратної частини високовольтного обладнання. Роль коронирующего кільця полягає в розподілі градієнта електричного поля і зниженні його максимальних значень нижче порога корони, таким чином коронний розряд запобігає повністю, або руйнівні ефекти розряду хоча б переносяться від цінного обладнання – на кільце.

Практичне застосування коронний розряд знаходить в електростатичних очисники газів, а також для виявлення тріщин у виробах. У копіювальній техніці – для заряду і розряду фотобарабанів, і для перенесення фарбувального порошку на папір. Крім того, за допомогою коронного розряду можна визначити тиск всередині лампи розжарювання (за розміром корони в однакових лампах).

Посилання на основну публікацію