Descarga coronal - origem, características e aplicação

Sob condições de campos eletromagnéticos nitidamente não homogêneos, em eletrodos com alta curvatura das superfícies externas, em algumas situações, uma descarga de coroa - uma descarga elétrica independente em um gás - pode começar. Como ponta, pode atuar uma forma adequada para este fenômeno: ponta, arame, canto, dente, etc.

A principal condição para o início da descarga é que perto da borda afiada do eletrodo deve haver uma força de campo elétrico relativamente maior do que no restante do caminho entre os eletrodos, o que cria uma diferença de potencial.

Para o ar em condições normais (à pressão atmosférica), o valor limite da intensidade elétrica é de 30 kV/cm; em tal tensão, um brilho fraco semelhante a uma coroa aparece na ponta do eletrodo. É por isso que a descarga é chamada de descarga corona.

Tal descarga é caracterizada pelo aparecimento de processos de ionização apenas nas proximidades do eletrodo corona, enquanto o segundo eletrodo pode aparecer completamente normal, ou seja, sem a formação de uma coroa.

Às vezes, as descargas de corona podem ser observadas em condições naturais, por exemplo, nas copas das árvores, quando isso é facilitado pelo padrão de distribuição do campo elétrico natural (antes de uma tempestade ou durante uma tempestade de neve).

A formação da descarga corona ocorre da seguinte maneira. Uma molécula de ar é acidentalmente ionizada e um elétron é emitido.

O elétron experimenta uma aceleração em um campo elétrico próximo à ponta e atinge energia suficiente para ionizá-lo assim que encontra a próxima molécula em seu caminho e o elétron decola novamente. O número de partículas carregadas movendo-se em um campo elétrico perto da ponta aumenta como uma avalanche.

Se o eletrodo corona afiado for um eletrodo negativo (cátodo), neste caso a coroa será chamada de negativa e uma avalanche de elétrons de ionização se moverá da ponta da coroa para o eletrodo positivo. A geração de elétrons livres é facilitada pela radiação termiônica do cátodo.

Quando uma avalanche de elétrons movendo-se da ponta atinge a região onde a força do campo elétrico não é mais suficiente para uma nova ionização da avalanche, os elétrons se recombinam com moléculas de ar neutras, formando íons negativos, que então se tornam portadores de corrente na área fora do coroa. A coroa negativa tem um brilho uniforme característico.

No caso de a fonte da coroa ser um eletrodo positivo (ânodo), o movimento das avalanches de elétrons é direcionado para a ponta e o movimento dos íons é direcionado para fora da ponta. Fotoprocessos secundários perto da ponta carregada positivamente facilitam a reprodução dos elétrons desencadeadores da avalanche.

Longe da ponta, onde a força do campo elétrico não é suficiente para garantir a ionização da avalanche, os portadores de corrente permanecem íons positivos movendo-se em direção ao eletrodo negativo. A coroa positiva é caracterizada por serpentinas que se espalham em diferentes direções a partir da ponta e, em tensões mais altas, as serpentinas assumem a forma de canais de faísca.

A corona também é possível nos fios das linhas de alta tensão, e aqui esse fenômeno leva a perdas de eletricidade, que é gasta principalmente no movimento de partículas carregadas e em parte na radiação.

Corona nos condutores das linhas ocorre quando a força do campo sobre eles excede o valor crítico.

Corona causa o aparecimento de harmônicos mais altos na curva de corrente, o que pode aumentar drasticamente a influência perturbadora das linhas de energia nas linhas de comunicação e o componente ativo da corrente na linha, devido ao movimento e neutralização das cargas espaciais.

Se ignorarmos a queda de tensão na camada coronal, podemos supor que o raio dos fios e, portanto, a capacidade da linha aumenta periodicamente e esses valores flutuam com uma frequência 2 vezes maior que a frequência da rede (o período dessas mudanças termina na metade do período da frequência de operação).

Como os fenômenos atmosféricos têm uma influência significativa nas perdas de energia com a coroa na linha, os seguintes tipos principais de clima devem ser levados em consideração no cálculo das perdas: bom tempo, chuva, geada, neve.

Para combater esse fenômeno, os condutores da linha de energia são divididos em várias partes, dependendo da tensão da linha, para reduzir a tensão local próxima aos condutores e evitar a formação de corona em princípio.

Devido à separação dos condutores, a intensidade do campo diminui devido à maior área de superfície dos condutores separados em comparação com a área de superfície de um único condutor da mesma seção transversal, e a carga nos condutores separados aumenta em um número de vezes menor que a área da superfície dos condutores.

Raios de fio menores dão um aumento mais lento na perda de corona. As menores perdas de corona são obtidas quando a distância entre os condutores na fase é de 10 a 20 cm. No entanto, devido ao perigo de crescimento de gelo no feixe de condutores de fase, o que levará a um aumento acentuado na pressão do vento na linha , a distância é de 40-50 cm.

Além disso, anéis anti-corona são usados ​​em linhas de transmissão de alta tensão, que são toróides feitos de um material condutor, geralmente metálico, que é preso a um terminal ou outra peça de hardware de alta tensão.

O papel do anel corona é distribuir o gradiente do campo elétrico e diminuir seus valores máximos abaixo do limiar corona, evitando assim a descarga corona completamente ou pelo menos os efeitos destrutivos da descarga sendo transferidos do equipamento valioso para o anel.

A descarga corona encontra aplicação prática em purificadores de gás eletrostático, bem como para detectar rachaduras em produtos.Na tecnologia de cópia — para carregar e descarregar fotocondutores e transferir pó de coloração para papel. Além disso, a descarga corona pode ser usada para determinar a pressão dentro de uma lâmpada incandescente (pelo tamanho da corona em lâmpadas idênticas).