코로나 방전 - 기원, 특성 및 응용
급격히 불균일한 전자기장 조건에서 외부 표면의 곡률이 높은 전극에서 어떤 상황에서는 코로나 방전(기체에서 독립적인 전기 방전)이 시작될 수 있습니다. 팁으로 이 현상에 적합한 모양이 작용할 수 있습니다: 팁, 와이어, 모서리, 치아 등.
방전 시작의 주요 조건은 전극의 날카로운 가장자리 근처에서 전극 사이의 경로의 나머지 부분보다 상대적으로 더 높은 전계 강도가 있어야 하므로 전위차가 발생한다는 것입니다.
정상 조건(대기압)에서 공기의 경우 전기 강도의 한계 값은 30kV/cm입니다. 이러한 전압에서 약한 코로나와 같은 글로우가 전극 끝에 나타납니다. 이것이 방전을 코로나 방전이라고 부르는 이유입니다.
이러한 방전은 코로나 전극 부근에서만 이온화 과정이 나타나는 것을 특징으로 하는 반면, 두 번째 전극은 코로나가 형성되지 않은 완전히 정상으로 나타날 수 있습니다.
코로나 방전은 때때로 자연 조건(예: 나무 꼭대기)에서 관찰될 수 있으며, 이는 자연 전기장의 분포 패턴(뇌우 전 또는 눈보라 동안)에 의해 촉진됩니다.
코로나 방전의 형성은 다음과 같은 방식으로 진행됩니다. 공기 분자가 우연히 이온화되고 전자가 방출됩니다.
전자는 팁 근처의 전기장에서 가속을 경험하고 경로에서 다음 분자를 만나고 전자가 다시 이륙하자마자 이온화하기에 충분한 에너지에 도달합니다. 팁 근처의 전기장에서 움직이는 하전 입자의 수는 눈사태처럼 증가합니다.
뾰족한 코로나 전극이 음극(음극)이라면 이 경우 코로나를 음극이라고 부르며 이온화 전자의 눈사태가 코로나의 끝에서 양극으로 이동하게 됩니다. 자유 전자의 생성은 음극의 열전자 복사에 의해 촉진됩니다.
팁에서 이동하는 전자의 눈사태가 전기장의 강도가 더 이상 눈사태 이온화에 더 이상 충분하지 않은 영역에 도달하면 전자는 중성 공기 분자와 재결합하여 음이온을 형성한 다음 외부 영역에서 전류 캐리어가 됩니다. 왕관. 네거티브 코로나는 특징적인 균일한 빛을 냅니다.
코로나의 소스가 양극(양극)인 경우 전자 사태의 이동은 팁을 향하고 이온의 이동은 팁에서 바깥쪽으로 향합니다. 양전하 팁 근처의 2차 포토프로세스는 눈사태를 유발하는 전자의 재생산을 용이하게 합니다.
전계 강도가 눈사태 이온화를 보장하기에 충분하지 않은 팁에서 멀리 떨어져 있으면 전류 캐리어는 음극을 향해 이동하는 양이온을 유지합니다. 포지티브 코로나는 팁에서 다른 방향으로 퍼지는 스트리머를 특징으로 하며 더 높은 전압에서 스트리머는 스파크 채널의 형태를 취합니다.
코로나는 고전압 전력선의 전선에서도 가능하며 여기서 이러한 현상은 주로 하전 입자의 이동과 부분적으로는 방사선에 소비되는 전기 손실로 이어집니다.
전선 도체의 코로나는 전계 강도가 임계값을 초과할 때 발생합니다.
코로나는 전류 곡선에서 더 높은 고조파의 출현을 유발하여 공간 전하의 이동 및 중화로 인해 통신 회선에 대한 전력선의 교란 영향과 회선 전류의 활성 구성 요소를 급격히 증가시킬 수 있습니다.
코로나 층의 전압 강하를 무시하면 전선의 반경과 따라서 전선의 용량이 주기적으로 증가하고 이러한 값이 네트워크 주파수보다 2 배 더 큰 주파수로 변동한다고 가정 할 수 있습니다 ( 이러한 변경 기간은 작동 주파수의 반주기에서 끝납니다).
대기 현상이 코로나와 함께 에너지 손실에 상당한 영향을 미치기 때문에 손실을 계산할 때 다음과 같은 주요 날씨 유형을 고려해야 합니다: 맑은 날씨, 비, 서리, 눈.
이러한 현상을 방지하기 위해 전력선의 도체를 선로의 전압에 따라 여러 부분으로 나누어 도체 근처의 국부 전압을 낮추고 원칙적으로 코로나 형성을 방지합니다.
도체의 분리로 인해 동일한 단면의 단일 도체의 표면적에 비해 분리된 도체의 표면적이 더 넓어 전계 강도가 감소하고 분리된 도체의 전하가 증가합니다. 도체의 표면적보다 적은 횟수로.
와이어 반경이 작을수록 코로나 손실이 더 느리게 증가합니다. 가장 작은 코로나 손실은 상 도체 사이의 거리가 10-20cm일 때 얻어지지만 상 도체 번들에서 얼음 성장의 위험으로 인해 라인의 풍압이 급격히 증가합니다. , 거리는 40-50cm 걸립니다.
또한 코로나 방지 링은 터미널 또는 기타 고전압 하드웨어 부품에 부착되는 일반적으로 금속과 같은 전도성 재료로 만들어진 토로이드인 고전압 송전선에 사용됩니다.
코로나 링의 역할은 전계의 구배를 분산시키고 최대 값을 코로나 임계값 아래로 낮추어 코로나 방전을 완전히 방지하거나 적어도 귀중한 장비에서 방전으로 인한 파괴적인 영향을 방지하는 것입니다. 반지.
코로나 방전은 정전기 가스 정화기 및 제품의 균열 감지에 실용적으로 적용됩니다.복사 기술에서 광전도체를 충전 및 방전하고 착색 분말을 종이로 옮기는 데 사용됩니다. 또한 코로나 방전은 백열 램프 내부의 압력을 결정하는 데 사용할 수 있습니다(동일한 램프의 코로나 크기 기준).