Коронный разряд

Коронный разряд (стр. 1 из 2)

Коронный разряд
– это явление, связанное с ионизацией воздуха в электрическом поле с высокой напряженностью (свечение газов в неоднородном электрическом поле высокой напряжённости).

Области с высокой напряженностью часто образуются вследствие неоднородности электрического поля, возникающей:

1) При выборе неверных параметров в процессе конструирования;

2) В результате загрязнений, возникающих в процессе работы;

3) В результате механических повреждений и износа оборудования.

Подобные поля формируются у электродов с очень большой кривизной поверхности (острия, тонкие провода). Когда напряженность поля достигает предельного значения для воздуха (около 30 кВ/см), вокруг электрода возникает свечение, имеющее вид оболочки или короны (отсюда название).

Коронный разряд применяется для очистки газов от пыли и других загрязнений (электрофильтр), для диагностики состояния конструкций (позволяет обнаруживать трещины в изделиях). На линиях электропередачи возникновение коронного разряда нежелательно, так как вызывает значительные потери передаваемой энергии.

Обратите внимание

С целью уменьшения относительной кривизны электродов применяются многопроводные линии (3, 5 или более определенным образом расположенных проводов).

Типы корон и их идентификация

Отрицательная “подобная пламени” корона. Этот тип короны обычно имеет место на проводнике, заряженном отрицательно, например, во время отрицательной полуволны напряжения сети.

Этот тип короны выглядит как пламя, форма, направление и размер которого постоянно изменяются. Эта корона очень чувствительна к изменению параметров окружающей среды.

Ее возникновение также приводит к появлению звукового сигнала примерно удвоенной промышленной частоты (например, 100 Гц) или кратной ей.

Пробои

Пробои обычно образуются между двумя изолированными, но находящимися близко друг от друга металлическими пластинами. Ток утечки вдоль опоры индуцирует определенные уровни напряжения между пластинами и, таким образом, разряд между ними. Эти разряды обычно трудны для локализации, так как нет прямого их соединения с высоковольтной линией.

В камере CoroCAM эти искровые промежутки будут выглядеть как небольшие, постоянные и очень яркие объекты. Звук, который возникает при этих разрядах, имеет более высокий тон, чем у отрицательных корон, и кажется несвязанным с промышленной частотой.

Искровые промежутки обычно вызывают большие радио- и телевизионные помехи (например, высокие RI – radio interference).

Положительный тлеющий коронный разряд

Положительный тлеющий коронный разряд образуется на проводнике, заряженном положительно, (например, во время положительной полуволны напряжения сети). Он обычно встречается в местах с острыми углами. Этот тип короны имеет небольшой размер и выглядит как свечение вокруг определенного места. Это относительно слабый источник коронного разряда, и он создает очень незначительный звуковой сигнал.

Насколько серьезна корона/разряд с точки зрения возникновения напряжения радиопомех (RIV)?

Общие замечания:

Все искровые промежутки являются причиной серьезных радиопомех.

Если корона полностью видима невооруженным глазом (ночью), то она вызовет серьезные радиопомехи. (Используйте камеру CoroCAM для быстрой локализации всех источников коронного разряда, а затем постарайтесь увидеть их невооруженным глазом.)

Положительный тлеющий коронный разряд не вызывает серьезных радиопомех.

Применение коронного разряда

Электрическая очистка газов (электрофильтры).

Сосуд, наполненный дымом, внезапно делается совершенно прозрачным, если внести в него острые металлические электроды, соединенные с электрической машиной, а все твердые и жидкие частицы будут осаждаться на электродах.

Важно

Объяснение опыта заключается в следующем: как только и проволоки зажигается корона, воздух внутри трубки сильно ионизируется. Газовые ионы прилипают к частицам пыли и заряжают их.

Так как внутри трубки действует сильное электрическое поле, заряженные частицы пыли движутся под действием поля к электродам, где и оседают.

Счетчики элементарных частиц.

Счетчик элементарных частиц Гейгера – Мюллера состоит из небольшого металлического цилиндра, снабженного окошком, закрытым фольгой, и тонкой металлической проволоки, натянутой по оси цилиндра и изолированной от него. Счетчик включают в цепь, содержащую источник тока, напряжение которого равно нескольким тысячам вольт. Напряжение выбирают необходимым для появления коронного разряда внутри счетчика.

При попадании в счетчик быстро движущегося электрона последний ионизирует молекулы газа внутри счетчика, отчего напряжение, необходимое для зажигания короны, несколько понижается.

В счетчике возникает разряд, а в цепи появляется слабый кратковременный ток. Чтобы обнаружить его, в цепь вводят очень большое сопротивление (несколько мегаом) и подключают параллельно с ним чувствительный электрометр.

При каждом попадании быстрого электрона внутрь счетчика листка электрометра будут откланяться.

Совет

Подобные счетчики позволяют регистрировать не только быстрые электроны, но и вообще любые заряженные, быстро движущиеся частицы, способные производить ионизацию путем соударений.

Современные счетчики легко обнаруживают попадание в них даже одной частицы и позволяют поэтому с полной достоверностью и очень большой наглядностью убедиться, что в природе действительно существуют элементарные заряженные частицы.

Громоотвод

Подсчитано, что в атмосфере всего земного шара происходит одновременно около 1800 гроз, которые дают в среднем около 100 молний в секунду.

Совет

И хотя вероятность поражения молнией какого-либо отдельного человека ничтожно мала, тем не менее молнии причиняют немало вреда.

Достаточно указать, что в настоящее время около половины всех аварий в крупных линиях электропередачи вызывается молниями. Поэтому, защита от молнии представляет собой важную задачу.

Ломоносов и Франклин не только объяснили электрическую природу молнии, но и указали, как можно построить громоотвод, защищающий от удара молнии. Громоотвод представляет собой длинную проволоку, верхний конец которой заостряется и укрепляется выше самой высокой точки защищаемого здания.

Нижний конец проволоки соединяют с металлическим листом, а лист закапывают в Землю на уровне почвенных вод. Во время грозы на Земле появляются большие индуцированные заряды и у поверхности Земли появляется большое электрическое поле.

Напряженность его очень велика около острых проводников, и поэтому на конце громоотвода зажигается коронный разряд. Вследствие этого индуцированные заряды не могут накапливаться на здании и молнии не происходит.

В тех же случаях, когда молния все же возникает (а такие случаи очень редки), она ударяет в громоотвод и заряды уходят в Землю, не причиняя вреда зданию.

В некоторых случаях коронный разряд с громоотвода бывает настолько сильным, что у острия возникает явно видимое свечение.

Такое свечение иногда появляется и возле других заостренных предметов, например, на концах корабельных мачт, острых верхушек деревьев, и т.д.

Обратите внимание

Это явление было замечено еще несколько веков тому назад и вызывало суеверный ужас мореплавателей, не понимавших истинной его сущности.

Под действием коронного разряда

Электрофильтры – наиболее эффективные газоочистительные аппараты, т.к. эксплуатационные расходы на их содержание, по сравнению с другими пыле- и золоуловителями, гораздо ниже. При этом электрофильтры наиболее полно отвечают требованиям абсолютного пылеулавливающего устройства.

Установка для электрической очистки газов включает в себя электрофильтр и агрегат питания.

Подлежащий очистке газ поступает в электрофильтр, на электроды которого подается высокое напряжение, между электродами возникает коронный разряд, вследствие чего происходит заполнение межэлектродного пространства отрицательно заряженными ионами газа, которые под действием электрического поля движутся от коронирующих электродов к осадительным.

Осадительные электроды подразделяются на пластинчатые, трубчатые, коробчатые, прутковые, карманные, желобчатые, С-образные, тюльпанообразные и т.д.

По способу удаления пыли электрофильтры делятся на мокрые и сухие. В сухих электрофильтрах встряхивание электродов производится ударно-молотковым, ударно-импульсным, вибрационным способами и др. В мокрых электрофильтрах осуществляется периодическая или непрерывная промывка электродов.

По направлению движения очищаемого газа электрофильтры подразделяются на вертикальные и горизонтальные.

Кроме того, электрофильтры бывают однозонными, в которых зарядка и осаждение частиц осуществляется в одной зоне, и двухзонными – в них зарядка и осаждение осуществляются в разных зонах: ионизаторе и осадителе.

Трубчатый электрофильтр Стюртевант

Важно

По принципу создания коронного разряда электрофильтры бывают с фиксированными точками коронного разряда и нефиксированным коронным разрядом.

По типу систем коронирующих электродов электрофильтры можно разделить на две основные группы: с рамными коронирующими электродами и со свободно подвешенными коронирующими электродами.

Встряхивание осадительных и коронирующих электродов осуществляется с помощью соударения, ударно-молоткового встряхивания, ударно-импульсной системы, вибрационных механизмов, периодической и непрерывной промывки.

Физика коронного разряда подробно рассмотрена в книге Н.А.Капцова «Коронный разряд и его применение в электрофильтрах», изданной в 1947 г. Явление электрического разряда в газах объясняется несколькими теориями разряда. Основание перво теории – теории лавин – было положено Таунсендом в 1900 г. Спустя 30 лет она получила дальнейшее развитие в трудах Роговского и, как пишет Н.А.

Капцов, «и до настоящего времени служила основой при объяснении явлений коронного разряда». Вторая теория – теория газоразрядной плазмы – с 1924 г. разрабатывалась Ленгрюмом и его школой, но, по мнению Н.А.Капцова, к объяснению физики коронного разряда не имеет прямого отношения.

Третья теория – теория изотермической плазмы – разрабатывалась в довоенные годы Эленбасом и другими голландскими физиками.

Источник: http://MirZnanii.com/a/322601/koronnyy-razryad

Коронные разряды или огни святого Эльма

…Большой отряд воинов Древнего Рима находился в ночном походе. Надвигалась гроза. И вдруг над отрядом показались сотни голубоватых огоньков. Это засветились острия копий воинов. Казалось, железные копья солдат горят не сгорая!

Природы удивительного явления в те времена никто не знал, и солдаты решили, что такое сияние на копьях предвещает им победу. Тогда это явление называли огнями Кастора и Поллукса – по имени мифологических героев-близнецов. А позднее переименовали в огни Эльма – по названию церкви святого Эльма в Италии, где они появлялись.

Особенно часто такие огни наблюдали на мачтах кораблей. Римский философ и писатель Луций Сенека говорил, что во время грозы «звезды как бы нисходят с неба и садятся на мачты кораблей». Среди многочисленных рассказов об этом интересно свидетельство капитана одного английского парусника. 

Случилось это в 1695 году, в Средиземном море, у Балеарских островов, во время грозы. Опасаясь бури, капитан приказал спустить паруса. И тут моряки увидели в разных местах корабля больше тридцати огней Эльма. На флюгере большой мачты огонь достиг более полуметра в высоту.

Совет

Капитан послал матроса с приказом снять его. Поднявшись наверх, тот крикнул, что огонь шипит, как ракета из сырого пороха. Ему приказали снять его вместе с флюгером и принести вниз.

Но как только матрос снял флюгер, огонь перескочил на конец мачты, откуда снять его было невозможно.

Еще более впечатляющую картину увидели в 1902 году моряки парохода «Моравия». Находясь у островов Зеленого Мыса, капитан Симпсон записал в судовом журнале: «Целый час в море полыхали молнии.

Стальные канаты, верхушки мачт, нокреи, ноки грузовых стрел – все светилось. Казалось, что на шканцах через каждые четыре фута повесили зажженные лампы, а на концах мачт и нокрей засветили яркие огни».

Свечение сопровождалось необычным шумом:

«Словно мириады цикад поселились в оснастке или с треском горел валежник и сухая трава…»

Огни святого Эльма разнообразны. Бывают они в виде равномерного свечения, в виде отдельных мерцающих огоньков, факелов. Иногда они настолько похожи на языки пламени, что их бросаются тушить.

Американский метеоролог Хэмфри, наблюдавший огни Эльма на своем ранчо, свидетельствует: это явление природы, «превращая каждого быка в чудище с огненными рогами, производит впечатление чего-то сверхъестественного». Это говорит человек, который по самому своему положению не способен, казалось бы, удивляться подобным вещам, а должен принимать их без лишних эмоций, опираясь только на здравый смысл.

Читайте также:  Подключение узо без заземления

Можно смело утверждать, что и ныне, несмотря на господство, – далеко, правда, не повсеместное, – естественнонаучного мировоззрения, найдутся люди, которые, окажись они в положении Хэмфри, увидели бы в огненных бычьих рогах нечто неподвластное разуму. О средневековье и говорить нечего: тогда в тех же рогах усмотрели бы, скорее всего, происки сатаны.

Коронный разряд, электрическая корона, разновидность тлеющего разряда, который возникает при резко выраженной неоднородности электрического поля вблизи одного или обоих электродов.

Подобные поля формируются у электродов с очень большой кривизной поверхности (острия, тонкие провода).

Обратите внимание

При Коронном разряде эти электроды окружены характерным свечением, также получившим название короны, или коронирующего слоя.

Примыкающая к короне несветящаяся («тёмная») область межэлектродного пространства называется внешней зоной. Корона часто появляется на высоких остроконечных предметах (святого Эльма огни), вокруг проводов линий электропередач и т. д Коронный разряд может иметь место при различных давлениях газа в разрядном промежутке, но наиболее отчётливо он проявляется при давлениях не ниже атмосферного.

Появление коронного разряда объясняется ионной лавиной. В газе всегда есть некоторое число ионов и электронов, возникающих от случайных причин. Однако, число их настолько мало, что газ практически не проводит электричества.

При достаточно большой напряженности поля кинетическая энергия, накопленная ионом в промежутке между двумя соударениями, может сделаться достаточной, чтобы ионизировать нейтральную молекулу при соударении. В результате образуется новый отрицательный электрон и положительно заряженный остаток – ион.

Свободный электрон при соударении с нейтральной молекулой расщепляет ее на электрон и свободный положительный ион. Электроны при дальнейшем соударении с нейтральными молекулами снова расщепляет их на электроны и свободные положительные ионы и т.д.

Такой процесс ионизации называют ударной ионизацией, а ту работу, которую нужно затратить, чтобы произвести отрывание электрона от атома – работой ионизации. Работа ионизации зависит от строения атома и поэтому различна для разных газов.

Образовавшиеся под влиянием ударной ионизации электроны и ионы увеличивает число зарядов в газе, причем в свою очередь они приходят в движение под действием электрического поля и могут произвести ударную ионизацию новых атомов. Таким образом, процесс усиливает сам себя, и ионизация в газе быстро достигает очень большой величины. Явление аналогично снежной лавине, поэтому этот процесс был назван ионной лавиной.

Натянем на двух высоких изолирующих подставках металлическую проволоку ab, имеющую диаметр несколько десятых миллиметра, и соединим ее с отрицательным полюсом генератора, дающего напряжение несколько тысяч вольт. Второй полюс генератора отведем к Земле. Получится своеобразный конденсатор, обкладками которого являются проволока и стены комнаты, которые, конечно, сообщаются с Землей.

Важно

Поле в этом конденсаторе весьма неоднородно, и напряженность его вблизи тонкой проволоки очень велика. Повышая постепенно напряжение и наблюдая за проволокой в темноте, можно заметить, что при известном напряжении возле проволоки появляется слабое свечение (корона), охватывающее со всех сторон проволоку; оно сопровождается шипящим звуком и легким потрескиванием.

Если между проволокой и источником включен чувствительный гальванометр, то с появлением свечения гальванометр показывает заметный ток, идущий от генератора по проводам к проволоке и от нее по воздуху комнаты к стенам, между проволокой и стенами переносится ионами, образованными в комнате благодаря ударной ионизации.

Таким образом, свечение воздуха и появление тока указывает на сильную ионизацию воздуха под действием электрического поля. Коронный разряд может возникнуть не только вблизи проволоки, но и у острия и вообще вблизи любых электродов, возле которых образуется очень сильное неоднородное поле.

Применение коронного разряда

Электрическая очистка газов (электрофильтры). Сосуд, наполненный дымом, внезапно делается совершенно прозрачным, если внести в него острые металлические электроды, соединенные с электрической машиной, а все твердые и жидкие частицы будут осаждаться на электродах.

Важно

Объяснение опыта заключается в следующем: как только и проволоки зажигается корона, воздух внутри трубки сильно ионизируется. Газовые ионы прилипают к частицам пыли и заряжают их.

Так как внутри трубки действует сильное электрическое поле, заряженные частицы пыли движутся под действием поля к электродам, где и оседают.

Счетчики элементарных частиц

Счетчик элементарных частиц Гейгера – Мюллера состоит из небольшого металлического цилиндра, снабженного окошком, закрытым фольгой, и тонкой металлической проволоки, натянутой по оси цилиндра и изолированной от него. Счетчик включают в цепь, содержащую источник тока, напряжение которого равно нескольким тысячам вольт. Напряжение выбирают необходимым для появления коронного разряда внутри счетчика.

При попадании в счетчик быстро движущегося электрона последний ионизирует молекулы газа внутри счетчика, отчего напряжение, необходимое для зажигания короны, несколько понижается.

В счетчике возникает разряд, а в цепи появляется слабый кратковременный ток. Чтобы обнаружить его, в цепь вводят очень большое сопротивление (несколько мегаом) и подключают параллельно с ним чувствительный электрометр.

При каждом попадании быстрого электрона внутрь счетчика листка электрометра будут откланяться.

Совет

Подобные счетчики позволяют регистрировать не только быстрые электроны, но и вообще любые заряженные, быстро движущиеся частицы, способные производить ионизацию путем соударений.

Современные счетчики легко обнаруживают попадание в них даже одной частицы и позволяют поэтому с полной достоверностью и очень большой наглядностью убедиться, что в природе действительно существуют элементарные заряженные частицы.

Громоотвод

Подсчитано, что в атмосфере всего земного шара происходит одновременно около 1800 гроз, которые дают в среднем около 100 молний в секунду.

Совет

И хотя вероятность поражения молнией какого-либо отдельного человека ничтожно мала, тем не менее молнии причиняют немало вреда.

Достаточно указать, что в настоящее время около половины всех аварий в крупных линиях электропередачи вызывается молниями. Поэтому, защита от молнии представляет собой важную задачу.

Ломоносов и Франклин не только объяснили электрическую природу молнии, но и указали, как можно построить громоотвод, защищающий от удара молнии.

Громоотвод представляет собой длинную проволоку, верхний конец которой заостряется и укрепляется выше самой высокой точки защищаемого здания.

Нижний конец проволоки соединяют с металлическим листом, а лист закапывают в Землю на уровне почвенных вод.

Обратите внимание

Во время грозы на Земле появляются большие индуцированные заряды и у поверхности Земли появляется большое электрическое поле. Напряженность его очень велика около острых проводников, и поэтому на конце громоотвода зажигается коронный разряд.

Вследствие этого индуцированные заряды не могут накапливаться на здании и молнии не происходит.

В тех же случаях, когда молния все же возникает (а такие случаи очень редки), она ударяет в громоотвод и заряды уходят в Землю, не причиняя вреда зданию.

В некоторых случаях коронный разряд с громоотвода бывает настолько сильным, что у острия возникает явно видимое свечение.

Такое свечение иногда появляется и возле других заостренных предметов, например, на концах корабельных мачт, острых верхушек деревьев, и т.д.

Обратите внимание

Это явление было замечено еще несколько веков тому назад и вызывало суеверный ужас мореплавателей, не понимавших истинной его сущности.

Источник: http://electrik.info/main/fakty/23-koronnye-razrjady-ili-ogni-svjatogo.html

Коронный разряд

Коронный разряд — самостоятельный разряд, который возникает только при условии очень большой неоднородности электрического поля хотя бы у одного из электродов (острие — плоскость, нить — плоскость, две нити, нить в цилиндре большого радиуса и т.д.). Условия возникновения и развития короны различные при разной полярности «острия» (назовем так электрод, вблизи которого Е сильно неоднородно).

Если острие — катод (корона «отрицательная»), то зажигание короны по существу происходит так же, как в тлеющем разряде, только для определения первого коэффициента Таунсенда  (так как поле Е сильно неоднородное) в воздухе (практически важный случай) надо учитывать прилипание (наличие кислорода), так что

((x)-п(x))dx =ln(l+-1), (8.26)

где п— коэффициент применения, x1 — расстояние до точки, в которой Е уже так мало, что ионизация не происходит: Е  0. В такой короне есть свечение только до расстояния, тоже примерно, равного x1.

Важно

Если «острие» — анод (корона «положительная»), то картина существенно меняется: около острия наблюдаются светящиеся нити, как бы разбегающиеся от острия (рис. 8.9). Вероятно, это стримеры от лавин, зарожденных в объеме фотоэлектронами. Очевидно, что и критерий зажигания другой — такой, как для образования стримера.

В любом коронном разряде существенна неоднородность Е, т.е. конкретная геометрия электродов.

Полной ясности в механизме горения разряда нет, но это не мешает применению коронных разрядов в промышленности (электрофильтры); в счетчиках Гейгер—Мюллера тоже работает коронный разряд. Но он бывает и вреден, например, на высоковольтных линиях (ЛЕП) коронные разряды создают заметные потери.

Короны бывают прерывистыми с различными частотами: у положительных до 104 Гц, у отрицательных — 106 Гц — а это радиодиапазон помехи.

Механизм прерывистости разряда у положительной короны, видимо, связан с тем, что электроны стримеров втягиваются в анод, положительные остовы экранируют анод, новые стримеры не могут создаваться, пока остовы не уйдут к катоду. Тогда анод «откроется» и картина повторится.

Для отрицательной короны существенно наличие в воздухе кислорода — немного отойдя от короны электроны прилипают к кислороду, отрицательные ионы экранируют острие, и пока они не уйдут к аноду, разряд прекращается. После ухода ионов разряд возникнет вновь и картина повторится.

Рис. 8.9. Стример от положительного стержня диаметром 2 см на плоскость на расстоянии 150 см при постоянном напряжении 125 кВт; справа — расчет, проведены эквипотенциальные поверхности, цифры около кривых — доли от приложенного напряжения, отсчитанные от плоскости; слева — фотография стримеров в тех же условиях

Высокочастотные (вч) разряды

В ВЧ-диапазоне (10-1  102 МГц) принято различать Е и Н типы разрядов — по определяющему вектору электромагнитного поля.

В лазерной технике используют Е (емкостные) разряды, помещая рабочий объем в конденсатор, к пластинам которого подводят ВЧ-напряжение (пластины иногда прямо вводят в объем, иногда изолируют диэлектриком — обычно стеклом).

Мощности этих разрядов небольшие (их задача поддержать ионизацию), но напряженности Е велики — до десятков кэВ.

Совет

Применение ВЧ индукционных полей -полей) уже с конца 40-х г. стало весьма широким, хотя, в основном, в виде ВЧ-печей. Везде, где нужно чистое тепло и есть проводящая среда, Н поля незаменимы. Это и производство полупроводниковых материалов, и зонная плавка чистых металлов, и сверхчистые химические соединения и даже бытовые печи.

Рис. 8.10. Индукционный разряд в трубке радиусом R, вставленной в длинный соленоид; r радиус плазмы, справа – распределение температуры по радиусу

Правда, в этих устройствах почти нет необходимости согласования генератора и нагрузки — соотношение реактивного и активного сопротивлений нагрузки меняется мало.

А вот в разрядах дело сложнее: изменение параметров среды разряда (сопротивление, самоиндукция, взаимоиндукция — связь с индуктором) могут меняться в широких пределах.

Обычно индуктор — катушка (бывает и один виток!), внутри которой и происходит разряд (рис. 8.10).

Переменное поле направлено вдоль оси катушки, поле аксиально к ней. Для поддержания разряда нужное существенно меньше, чем для его зажигания. Поэтому обычно вводят в объем тонкий металлический электрод, он разогревается, дает термоэлектроны (иногда частично испаряется), инициирует разряд, после чего его удаляют. Во время работы мощность вводится потоком электромагнитной энергии:

Читайте также:  Ремонт блендера своими руками

= (с/4),(8.27)

а отводится чаще всего потоком газа (он ионизуется и уносит энергию). Но электромагнитная энергия проникает в плазму (проводник) на глубину х, спадая по экспоненте ехр(—х/), где  — так называемый скинслой, и его условились считать глубиной проникновения потока:

2 = c2/(2) , (8.28)

где с — скорость света,  — проводимость проводника,  — частота ВЧ

Если  < R, то энергия поглощается, в слое толщиной δ, образуя проводящий цилиндр. Распределение по радиусу температуры Т и проводимости σ представлены на рис. 8.

Обратите внимание

11, по существу, это полный аналог каналовой модели дуги, ее называют «моделью металлического цилиндра».

Следует отметить, что реально можно управлять давлением р (желательно побольше!) и потоком , определяемым ампервитками:

~ IN (где I — ток, N — число витков на единицу длины индуктора).

Источник: https://StudFiles.net/preview/1024349/page:9/

Коронный разряд. Развитие разряда в резко-неоднородных полях, страница 3

В воздухе
корона обычно возникает при давлениях порядка атмосферного около проводов
высоковольтных линий (рис.2.2), около громоотводов и мачт кораблей (рис.2.3)
(«огни святого Эльма»).

Для зажигания короны требуется определенное достаточно
высокое напряжение, которое зависит от конкретных условий.

При более высоком
напряжении пробивается остальная часть промежутка и между электродами
проскакивает искра.

Рисунок 2.2.
Корона на линиях электропередач.

Рисунок 2.3.
«Огни святого Эльма» наблюдаются на концах мачт кораблей перед грозой. .

Коронный
разряд как физическое явление известен достаточно давно. Коронный разряд – это самостоятельный электрический разряд,
при котором ионизация газа электронами происходит не по всей длине промежутка,
а в ограниченной области.

Поскольку он является одним из видов электрического
разряда в газе, то классификация форм коронного разряда осуществляется по тем
же принципам, что и общая классификация электрических разрядов.

Само название
«коронный» разряд получил из-за своего свечения, наблюдаемого на тонких
проводах и напоминающего солнечную корону (рис.2.4, а).

Важно

Основными
формами коронного разряда являются лавинная и стримерная. Названия этих форм
обусловлены основными характерными процессами, которые имеют место в зоне
ионизации соответствующих коронных разрядов.

а                                              б                      в                                  г

Рисунок 2.4.
Формы коронного разряда: а – лавинная форма на острие иглы, б – лавинная форма
на проволоке, в – стримерная форма на
цилиндрическом электроде (негатив), г – стримерная форма на оголенном конце
проволоки.

На фотографиях
(рис.2.4) представлены лавинная и стримерная  формы коронного разряда на
различных электродах. Слева (рис.2.4, а) приведена фотография лавинной
формы короны у острия игольчатого электрода. На следующей фотографии
(рис.2.

4, б) лавинная форма на шероховатом проволочном электроде.
Стримерная корона (рис.2.

4, в,г) наблюдается в виде слабо светящихся
нитевидных каналов, длина которых в зависимости от конкретных условий может изменяться
в широких пределах (от нескольких миллиметров до десятков сантиметров.

            Как уже отмечалось,
корона иногда возникает и в естественных условиях под влиянием атмосферного
электричества на верхушках деревьев, корабельных мачт и т.п. Это явление в
старину получило название «огни святого Эльма» (рис.2.3).

Часто корона
возникает вблизи высоковольтных линий (рис.2.2). С возникновением коронного
разряда приходится считаться в технике высоких напряжений.

Совет

Образуясь вокруг
проводов высоковольтных линий передач электроэнергии, корона ионизует
окружающий воздух, вследствие чего возникают очень вредные токи утечки.

Для
уменьшения этих токов провода высоковольтных линий, а также подводящие провода
к высоковольтным лабораторным установкам должны быть достаточно толстыми.
Коронные разряды иногда носят прерывистый импульсный характер и являются
источниками значительных радиопомех.

Коронный
разряд оказывает не только вредное воздействие, как в линиях электропередач, он
находит и полезное применение, например, в электрофильтрах, электросепараторах,
лежит в основе работы счетчиков Гейгера-Мюллера (1929 г.), предназначенных для регистрации ядерных частиц.

В наши дни
коронный разряд широко применяется в технике, а именно: для электрогазоочитски,
электроокраски, напыления порошковых покрытий, используется для модифицирования
свойств поверхности, при струйной электропечати и других отраслях
промышленности.

Очень широко коронный
разряд используется в электрофильтрах, в частности, предназначенных для очистки
промышленных газов от примесей твердых и жидких частиц, например, частиц дыма в
производстве серной кислоты, в литейных цехах заводов цветных металлов и пр.

Источник: https://vunivere.ru/work21913/page3

Коронный разряд и формы коронного разряда

Коронный разряд занимает особое место, так как именно коронный разряд используется в подавляющем большинстве технологий, получивших сегодня широкое промышленное использование.

Формы коронного разряда

Коронный разряд — это характерная форма самостоятельного газового разряда, возникающего в резко неоднородных полях.

Главной особенностью этого разряда является то, что ионизационные процессы электронами происходят не по всей длине промежутка, а только в небольшой его части вблизи электрода с малым радиусом кривизны (так называемого коронирующего электрода).

Эта зона характеризуется значительно более высокими значениями напряженности поля по сравнению со средними значениями для всего промежутка. Само название «коронный» разряд получил из-за своего свечения, наблюдаемого на тонких проводах и напоминающего солнечную корону.

Основными формами коронного разряда являются лавинная и стримерная. Названия этих форм обусловлены основными характерными процессами, имеющими место в зоне ионизации соответствующих коронных разрядов.

Визуально лавинная корона наблюдается в виде относительно тонкого светящегося слоя на гладких электродах и в виде дискретных светящихся пятен на негладких (шероховатых) электродах.

Стримерная корона наблюдается в виде слабо светящихся нитевидных каналов, длина которых в зависимости от конкретных условий может изменяться в широких пределах (от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров).

Часть промежутка, где происходят ионизационные процессы, называется чехлом коронного разряда, а оставшаяся часть промежутка, где происходит дрейф заряженных частиц, является зоной дрейфа. Если в зоне дрейфа существуют заряды только одного знака, то корону называют униполярной, а если заряды обоих знаков, то биполярной.

Биполярная корона постоянного тока возникает тогда, когда имеется промежуток с двумя коронирующими электродами (например, промежуток провод-провод или игла-игла), к которому приложено постоянное напряжение. Униполярная корона существует там, где имеется промежуток только с одним коронирующим электродом или с несколькими коронирующими электродами с одинаковой полярностью питающего напряжения.

Обратите внимание

Процессы в чехле и в зоне дрейфа биполярной короны намного более сложны, чем в униполярной короне, т.к. появляется дополнительный механизм ионной рекомбинации в объеме промежутка и дополнительные механизмы вторичных процессов на электродах, что существенно усложняет математическое описание и моделирование этого вида разряда.

Лавинная форма коронного разряда может реализовываться в виде непрерывной и вспышечной короны. Вспышечный характер короны связан с тем, что подвижность электронов и ионов различается на три порядка.

В результате при положительной полярности коронирующего электрода электроны быстро уходят на анод, а положительные ионы, дрейфуя от анода, оказываются в области слабого поля и не могут из-за низкой подвижности быстро уйти от анода. Поэтому напряженность поля у анода снижается и ионизация практически прекращается.

Следующая лавинная вспышка может возникнуть только после того, как положительные ионы покинут зону ионизации. При положительной полярности коронирующего электрода вспышечная корона возникает как в электроотрицательных, так и в электроположительных газах.

При отрицательной полярности питающего напряжения вспышечный характер разряда возникает только в электроотрицательных газах, где электроны попадая в область слабого поля, прилипают к молекулам образуя мало подвижные ионы, а те в свою очередь снижают напряженность поля в зоне ионизации. Эти вспышечные импульсы получили название импульсов Тричела.

Источник: https://all4study.ru/elektrotexnologiya/koronnyj-razryad-i-formy-koronnogo-razryada.html

ПОИСК

провода и характерным потрескиванием. Электрод, вокруг которого образуется корона , носит название коронирующего электрода, а другой, противоположно заряженный электрод, выполненный в виде трубы или пластины — осадительного электрода.

Коронирующие электроды присоединяются к отрицательному полюсу источника тока, а осадительные — к положительному. При этом можно использовать более высокое напряжение без появления искрового разряда между электродами. [c.

239]

    При достижении разности напряжений выше критического значения наступает явление пробоя в темноте около острия наблюдается голубоватое свечение, называемое коронным разрядом или короной.

В области короны градиент напряжения выше пробивного, но пробой газа является местным , так как по мере удаления от острия напряженность поля уменьшается. [c.425]

    Если взять электроды, сильно разнящиеся но величине поверх ности, например пластину и острие (рис. 16. 2), то при их зарядке возникнет неоднородное поле, как это характеризует силовые линии па рисунке.

Если сильно повышать разность напряжений между электродами, то при некоторой ее величине, называемой критической, обстановка качественно изменится через газовое пространство менаду электродами начинает проходить ток, в темноте будет видно голубоватое свечение около острия, называемое коронным разрядом или просто короной.

Важно

В области короны градиент напряжения выше пробивного, там образуются газовые иопы обоих знаков, но пробой [c.383]

    Критическое напряжение или разность потенциалов в В, возникающую между коронирующим и осадительным электродами при коронном разряде, подсчитывают по формулам для трубчатого электрофильтра [c.20]

    Применение газового зазора иллюстрируется на рис. 1.9. При подаче высокого напряжения на коронирующие электроды в газовой среде над поверхностью нефти образуется коронный разряд. Движение носителей зарядов в нефти вызывает появление потоков в слое жидкости. В результате возникает интенсивное перемешивание и взаимодействие капель, приводящее к их слиянию. [c.19]

    ЗАРЯДКА ЧАСТИЦ С ПОМОЩЬЮ КОРОННОГО РАЗРЯДА [c.303]

    Дополнительный эффект обеспечивает введение дисперсных фрагментов (50-150 мкм) углеграфитового волокна, активированного в поле действия коронного разряда, термоокислением или обработкой фторсодержащим олигомером. [c.79]

    Широко применяется электрический метод, так называемый метод Коттреля.

В электрофильтре Коттреля коронный разряд (70—100 кВ) ионизирует воздух и сообщает заряд (обычно отрицательный, вследствие преимущественной адсорбции отрицательных ионов) частицам аэрозоля, протекающим через аппарат.

В сильном поле происходит электрофорез частиц и осаждение их на металлической положительно заряженной стенке движению частиц способствует и электронный ветер , возникающий в области коронного разряда. [c.302]

    Поляризация на поверхности, достигаемая при помощи обработки коронным разрядом или другими методами, увеличивает смачиваемость и улучшает адгезию [7] даже в тех случаях, когда поверхность обладает хорошей смачиваемостью, активация может оказаться полезной для формирования поверхностной сетчатой структуры. [c.83]

    Типичная задача на синтез измерительной системы. Измерение, как и изменение, всегда связано с преобразованием энергии. Но в задачах на изменение необходимость преобразования энергии видна намного отчетливее, чем при решении задач на измерение. Поэтому при решении задачи 4.

Совет

5 методом перебора вариантов даже не вспоминают о законе обеспечения сквозного прохода энергии. В эксперименте задача была предложена четырем заочникам, живущим в разных городах и только приступающим к изучению ТРИЗ. Результат выдвинуто 11 идей, правильного решения нет.

Предложения характеризуются неопределенностью Может быть, острые и тупые кнопки отличаются по весу Тогда надо проверить возможность сортировки по весу… Четыре заочника второго года обучения дали правильные ответы, причем двое них отметили тривиальность задачи.

Читайте также:  Устройство утюга

В самом деле, если применять закон о сквозном проходе энергии, ясно, что энергия должна проходить сквозь основание кнопки и стерженек, а затем поступать на измерительный прибор.

При этом между острием стерженька и входом измерительного прибора желательно иметь свободное лространство (воздушный промежуток), чтобы не затруднять движения кнопок .

Цепь кнопка — острие стерженька — воздух — вход прибора может быть легко реализована, если энергия электрическая, и значительно труднее — при использовании других видов энергии. Следовательно, надо связать процесс с потоком электрической энергии в каких случаях ток зависит от степени заостренности стерженька, контактирующего с воздухом Такая постановка вопроса, в сущности, содержит и ответ на задачу надо использовать коронный разряд, сила тока в [c.65]

    Для предотвращения образования статического электричества в процессах переработки применяют также и другие способы, препятствующие накоплению статических зарядов.

К ним относится увлажнение воздуха, ионизация атмосферы радиационным методом или коронным разрядом (создание электростатического поля высокого напряжения в воздушном зазоре).

Существуют разнообразные системы защиты от статического электричества, включающие обдувание из воздушных пистолетов ионизированным воздухом любых заряженных поверхностей с целью нейтрализации электростатического заряда. [c.94]

Обратите внимание

    Для искусственного получения водородной плазмы достаточно нагреть газ до К. Способы разогрева газа весьма разнообразны и зависят от того, какого рода плазму надо получить.

Для получения холодной плазмы достаточен электрический разряд в разреженном газе, поэтому холодную плазму называют еще газоразрядной. Такая плазма возникает, например, в неоновых лампах, в коронном разряде (см. разд. VI.

13), в аргоновых плазменных горелках и др. [c.41]

    Проведены исследования прсцессов зарядки в коронном разряде частиц ряда пошлеров (полиолефинов, пентапласта, фторопласта, эпоксдцных порошков) и их осавдения на различные поверхности в электрическом пале. Разработана и экспериментально проверена математическая модель процесса коллективной зарядки полимерных Ч0ЙТИЦ в коронном разряде. [c.54]

    В основу этой конструкции были заложены следующие соображения. Ввиду того что чувствительность определения зависит от напряженности поля в ионизационном пространстве, в детекторе с неоднородным электрическим полем чувствительность в различных местах ионизационного пространства различна.

Это может привести к тому, что в той части ионизационного пространства, где имеется высокая напряженность, уже будет отсутствовать линейность показаний, в то время как в других его частях чувствительность определений будет относительно мала.

Кроме того, неоднородное электрическое поле способствует возникновению коронного разряда. [c.147]

    В промышленности для разрушения аэрозолей с целью очистки газовых смесей широко используют действие электрического поля (метод Коттреля).

В электрофильтре Коттреля при пропускании дыма или тувк1ана через электрическое поле высокого напряжения частицам аэрозоля сообщается заряд.

Важно

Заряжение частиц, вызванное адсорбцией ионов, возникающих в результате ионизации воздуха при коронном разряде (преимущественно отрицательных ионов), обеспечивает электро( юрез и осаждение частиц на аноде. [c.335]

    Так как для диэлектрической проницаемости вакуума ае, о= 1> то при одинаковых частицах в обеих системах это условие подобия выполняется, если заряд, которым обладают частицы, пропорционален скорости газа. Выполнить это условие в лаборатории весьма проблематично, если даже экспериментатор имеет в своем распоряжении дорогостоящее оборудование коронного разряда, [c.158]

    Следует упомянуть о работе Вачтела и ла Мера (1962). Они получали монодисперсные аэрозоли методом испарения и конденсации, причем капельки приобретали электрический заряд во время коронного разряда. Пропуская эти заряженные капельки через жидкость с эмульгатором, получали стабильные монодисперсные эмульсии. [c.59]

    Одним из эффективных ионизаторов является коронный разряд, который возникает в газе в системе электродов ( резко неоднородным электрическим полем.

Такое неоднородное поле имеет место, если размеры одного из электродов (коронирующего) намного меньше размеров второго, например в системе двух концентрических цилиндров при отношении их радиусов более 10, в системах провсд — плоскость, провод между двумя плоскостями и т. г.

В этом случае напряженность электрического поля вблизи поверхности меньшего электрода намного больше, чем у поверхности большего электрода, и если она достигает 15 кВ/см и более, то вокруг электрода с малым радиусом кривизны начнется интенсивная ионизация газа, появление положительно и отрицательно заря енных ионов, направляющихся к электродам в соответствии с их полярностью. Одновременно с ионизацией га а происходит процесс рекомбинации положительных ионов и электронов, которые при их соединении и возвращении в нейтральное состояние испускают боль- [c.385]

    Аэрозоль гораздо легче электризовать с помощью коронного разряда, нежели контактным путем.

После этого можно заставить частицы перемещаться к коллекторному электроду под действием внешнего приложенного поля умеренной напряженности.

Совет

Электростатическое осаждение является одним из наиболее часто используемых методов очистки газов. Этот метод применяется на тепловых электростанциях, ежи- [c.300]

    Процесс осаждения заряженных частиц осуществляется силами электрического поля коронного разряда. Сила тока коронного разряда зависит от приложенного напряжения, от формы электродов, расстояния между ними, от природы и плотности газа.

С возрастанием силы тока увеличиваются количество ионов и их кинетическая энергия и в результате возрастает заряд частиц по])ошка, находящихся во внешней области коронного разряда, что увеличивает скорость частиц и приводит к повышению производительности.

Следует так выбирать параметры, от которых зависит сила тока коронного разряда, чтобы в процессе нанесения порошка ко]5онный разряд не мог перейти в искровой. [c.116]

    Для осаждения аэрозолей, наиболее широко используют инерционные и электростатические силы. Соответствующие методы очистки именуются инерционными и электростатическими.

Для обоих направлений возможны предварительные воздействия на свойства частиц, приводящие к росту действующих на них сил. В электрофильтрах частицы подзаряжаются при помощи коронного разряда.

Применительно к инерционным методам важно увеличить массу частиц, что достигается посредством конденсации водяных паров, причем аэрозольная частица выступает в роли ядра конденсации. [c.352]

    Шестифтористая сера исключительно устойчивый и инертный газ, не разлагающийся при нагревании вплоть до 800°С. Тихий электрический разряд не вызывает разложения, в коронном разряде происходит медленное разложение. Шестнфтори- стая сера трудно растворима в воде.

Обратите внимание

При 0,1 °С в 1 объеме воды расгворяеягся 0,0147 при 14,9 °С — 0,0076 при 24,85 °С — 0W55 объема SFe. При растворении в воде SFe не подвергается гидролизу, шестифтористая сера не взаимодействует е растворами щелочей ила их расплавами, а также со многими металлами (медь, серебро и др.

) даже при высокой темлературе. [c.161]

    Хотя физические факторы, влияющие на характеристики электрофильтров, сравнительно хорошо известны, в настоящее время невозможно объединить их, создав достаточно реальную модель процесса, с тем чтобы добиться оптимизации конструкции. Заряжен-.

ные частицы перемещаются к стенке, однако при этом они под действием турбулентных пульсаций в потоке газа вновь стремятся перейти в диспергированное состояние. Даже после того, как твердые частицы отложились на стенке, они могут быть вновь унесены потоком газа, особенно при встряхивании электродов.

Как мы видели, электрические процессы в электрофильтре намного проще анализировать, чем исследовать влияние течения газа на осаждение частиц. В частности, значительный интерес представляет влияние на осаждение частиц турбулентности [44].

Электрический ветер от коронного разряда будет оказывать на движение частиц большее воздействие, чем турбулентность потока. Однако сфера его влияния ограничивается частицами, которые расположены вблизи разрядных проволок. Для них можно с достаточным основанием пренебречь в анализе влиянием турбулентности.

Более глубокое понимание процессов, связанных с турбулентностью в электрофильтре, несомненно будет полезным при расчете этих аппаратов. Однако на практике погрешность определения вторичного уноса частиц обычно в такой же степени сказывается на точности расчетов характеристик электрофильтра. [c.305]

    В электрофильтрах частицы подзаряжаются при помощи коронного разряда, создаваемого, например, между проволокой и окружающим ее цилиндрическим электродом.

Выщедщие за пределы короны электроны соединяются с молекулами, образуя отрицательные ионы, которые в свою очередь осаждаются на аэрозольных частицах за счет их дрейфа в электрическом поле или диффузии.

Важно

Поглотивщая ионы частица приобретает движение в том же направлении и осаждается на цилиндрическом электроде, если время дрейфа частицы оказывается меньше времени ее пребывания в потоке, которое примерно равно отношению длины фильтра к скорости потока.

Полного улавливания, однако, не достичь даже при умеренных скоростях, так как турбулентные пульсации замедляют перемещение некоторой доли частиц к электроду, а уже осевшие частицы иногда уносятся потоком. [c.354]

    Индукционные ионизаторы создают вблизи заряженного тела электрическое поле высокой напряженности при этo вблизи электродов-ионизаторов возникает коронный разряд, ионизирующий воздух. Образовавшиеся ионы, знак которых противоположен заряду тела, притягиваются к поверхности тела н нейтрализуют его заряд.

Конструктивно индук-циоиные ионизаторы выполняют в виде несущих стержней, на которых укреплены заземленные металлические наконечники с малым радиусом кривизны. Расстояние мел[c.175]

    Требование к трансформаторному маслу поглощать газ в коронном разряде выдвинуто электропромышленностью сравнительно недавно и пока не норкшруется.

[c.522]

    Обычно коронный разряд возбуждают у отрицательного электрода (рис. 10.1) в этом случае образующиеся положительные ионы осаждаются на коронирующем электроде, а более подвижные электроны и отрицательно заряженные ионы перемещаются в сторону большего (инешнего) электрода — в результате в межэлектродном П]юмежутке возникает ток. [c.386]

    В последнее время большое внимание уделяют вопросам применения о.хлаждения коронным разрядом к практическим задачам. В [14] предложено охлаждение режущих инструментов с помощью точечных электродов в [15] используются параллелыгые проволочные электроды для улучшения отвода теплоты от стандартных горизонтальных оребренных труб.

При достаточной электрической мощности коэффициенты теплоотдачи можно увеличит], на несколько сот процентов. Однако оказывается, что эквивалентный эффект можно получить при более низких затратах и без опасности попасть под напряжение 10 ООО— 100 ООО В просто путем организации вынужденной конвекции с помощью нагнетателя или вентилятора. [c.

323]

    Градиент напряжения изменяется гиперболически, электрическое поле неоднородно, и коронный разряд здесь возможен во всех [c.384]

    Разработка технологии переменного тока и электрического оборудования способствовала появлению новых источников постоянного тока высокого напряжения, сочетающих в себе трансформаторы и синхронные механические или ртутные выпрямители.

Лодж запатентовал последний для целей электростатического осаждения в 1903 г.

Совет

В то же время Коттрелл, проводя эксперименты с использованием механического выпрямителя, обнаружил, что разряд из индукционной катушки является недостаточным для коронного разряда из более, чем одного или двух остриев в искровой камере.

Коттрелл также обнаружил, что провод с хлопчатобумажной изоляцией поддерживает длительное свечение, что указывает на образование короны, на всей своей поверхности и разработал сворсистый коронирующий электрод, представляющий собой проводник с изоляцией из непроводящего волокнистого материала (рис. Х-2). [c.435]

    Чтобы пленка лучше сцеплялась с защищаемой поверхностью, ее обрабатывают коронным разрядом (активированная пленка) или дублируют со стеклотканью (материал ОКП-ПС). Срок годности активированной пленки 4 мес.

При более длительном хранении проводят контрольные испытания определяют прочность пленки и величину ее сцепления на эпоксидных клеях с бетонной поверхностью.

Полиэтиленовая пленка непроницаема для нелетучих электролитов, стойка к действию кислот (за исключеиием концеитрированных азот-Hoii и серной), щелочей различных концентраций, растворителей (кроме бензина и бензола). [c.108]

Источник: https://www.chem21.info/info/94269/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector