Shkarkimi i koronës
Shkarkimi i koronës - ky është një fenomen që lidhet me jonizimin e ajrit në një fushë elektrike me intensitet të lartë (shkëlqimi i gazrave në një fushë elektrike jo uniforme me intensitet të lartë).
Zonat me tension të lartë shpesh formohen për shkak të johomogjenitetit të fushës elektrike, e cila ndodh:
1) Kur zgjidhni parametra të pasaktë gjatë procesit të projektimit;
2) Si rezultat i ndotjes që lind gjatë punës;
3) Si rezultat i dëmtimit mekanik dhe konsumit të pajisjeve.
Fusha të ngjashme formohen në elektroda me lakim shumë të madh të sipërfaqes (pika, tela të hollë). Kur forca e fushës arrin vlerën kufitare për ajrin (rreth 30 kV/cm), një shkëlqim shfaqet rreth elektrodës, që duket si një guaskë ose kurorë (prandaj emri). Shkarkimi i koronës përdoret për të pastruar gazrat nga pluhuri dhe ndotës të tjerë (precipitues elektrik), për të diagnostikuar gjendjen e strukturave (ju lejon të zbuloni çarje në produkte). Shfaqja e një shkarkimi korona në linjat e energjisë elektrike është e padëshirueshme, pasi shkakton humbje të konsiderueshme të energjisë së transmetuar. Për të zvogëluar lakimin relative të elektrodave, përdoren linja me shumë tela (3, 5 ose më shumë tela të rregulluar në një mënyrë specifike).
Llojet e kurorave dhe identifikimi i tyre
Kurorë negative "si flakë". Ky lloj i koronës zakonisht ndodh në një përcjellës të ngarkuar negativisht, për shembull gjatë gjysmëvalës negative të tensionit të rrjetit. Kjo lloj kurore duket si një flakë, forma, drejtimi dhe madhësia e së cilës ndryshojnë vazhdimisht. Kjo koronë është shumë e ndjeshme ndaj ndryshimeve në parametrat mjedisorë. Shfaqja e tij gjithashtu çon në shfaqjen e një sinjali audio me afërsisht dyfishin e frekuencës industriale (për shembull, 100 Hz) ose një shumëfish të tij.
Breakouts
Prishjet zakonisht ndodhin midis dy pllakave metalike të izoluara, por afër njëra-tjetrës. Rryma e rrjedhjes përgjatë mbështetëses shkakton nivele të caktuara të tensionit midis pllakave dhe kështu një shkarkim midis tyre. Këto shkarkime zakonisht janë të vështira për t'u lokalizuar, pasi nuk ka lidhje të drejtpërdrejtë me linjën e tensionit të lartë. Në kamerën CoroCAM këto boshllëqe shkëndijash do të shfaqen si objekte të vogla, të qëndrueshme dhe shumë të ndritshme. Tingulli i prodhuar nga këto shkarkime është i një lartësie më të lartë se ai i koronave negative dhe duket i palidhur me frekuencën e energjisë. Boshllëqet e shkëndijave zakonisht shkaktojnë ndërhyrje të mëdha në radio dhe televizion (për shembull, RI i lartë - ndërhyrje radio).
Shkarkim i koronës me shkëlqim pozitiv
Një shkarkesë e koronës me shkëlqim pozitiv formohet në një përcjellës të ngarkuar pozitivisht (për shembull, gjatë gjysmëvalës pozitive të tensionit të rrjetit). Zakonisht gjendet në zona me qoshe të mprehta. Ky lloj kurore ka përmasa të vogla dhe shfaqet si një shkëlqim rreth një vendi të caktuar. Ky është një burim shkarkimi i koronës relativisht i dobët dhe prodhon shumë pak sinjal të dëgjueshëm.
Sa serioze është korona/shkarkimi për sa i përket shfaqjes?Tensioni i ndërhyrjes në radio (RIV)?
Vërejtje të përgjithshme:
Të gjitha boshllëqet e shkëndijave shkaktojnë ndërhyrje serioze radio.
Nëse korona është plotësisht e dukshme me sy të lirë (natën), ajo do të shkaktojë ndërhyrje të rënda radio. (Përdorni CoroCAM për të gjetur shpejt të gjitha burimet e koronës dhe më pas përpiquni t'i shihni ato me sy të lirë.)
Korona me shkëlqim pozitiv nuk shkakton ndërhyrje të rëndësishme radio.
Aplikimi i shkarkimit të koronës
Pastrimi i gazit elektrik (precipitatorët elektrikë).
Një enë e mbushur me tym befas bëhet plotësisht transparente nëse elektroda të mprehta metalike të lidhura me një makinë elektrike futen në të dhe të gjitha grimcat e ngurta dhe të lëngshme depozitohen në elektroda. Shpjegimi për eksperimentin është si më poshtë: sapo korona ndizet në tel, ajri brenda tubit bëhet shumë i jonizuar. Jonet e gazit ngjiten në grimcat e pluhurit dhe i ngarkojnë ato. Meqenëse brenda tubit ka një fushë të fortë elektrike, grimcat e ngarkuara të pluhurit lëvizin nën ndikimin e fushës në elektroda, ku vendosen.
Numëruesit e grimcave.
Një numërues grimcash Geiger-Müller përbëhet nga një cilindër i vogël metalik i pajisur me një dritare të mbuluar me fletë metalike dhe një tel të hollë metalik të shtrirë përgjatë boshtit të cilindrit dhe të izoluar prej tij. Matësi është i lidhur me një qark që përmban një burim rrymë, voltazhi i të cilit është disa mijëra volt. Tensioni zgjidhet sipas nevojës për shfaqjen e një shkarkimi korona brenda njehsorit.
Kur një elektron me lëvizje të shpejtë hyn në numërues, ky i fundit jonizon molekulat e gazit brenda numëruesit, duke bërë që tensioni i nevojshëm për ndezjen e koronës të ulet pak. Një shkarkim ndodh në njehsor dhe një rrymë e dobët afatshkurtër shfaqet në qark. Për ta zbuluar atë, një rezistencë shumë e lartë (disa megaohm) futet në qark dhe një elektrometër i ndjeshëm lidhet paralelisht me të. Sa herë që një elektron i shpejtë godet numëruesin, fleta e elektrometrit do të përkulet.
Numërues të tillë bëjnë të mundur regjistrimin jo vetëm të elektroneve të shpejtë, por edhe, në përgjithësi, të çdo grimce të ngarkuar, me lëvizje të shpejtë, të aftë për të prodhuar jonizimin përmes përplasjeve. Numëruesit modernë zbulojnë lehtësisht hyrjen e qoftë edhe një grimce në to dhe për këtë arsye bëjnë të mundur verifikimin me besueshmëri të plotë dhe qartësi shumë të qartë se grimcat elementare të ngarkuara ekzistojnë vërtet në natyrë.
Rrufepritës
Është vlerësuar se rreth 1800 stuhi ndodhin njëkohësisht në atmosferën e të gjithë globit, duke prodhuar mesatarisht rreth 100 vetëtima në sekondë. Dhe megjithëse gjasat që ndonjë individ të goditet nga rrufeja është i papërfillshëm, rrufeja megjithatë shkakton shumë dëm. Mjafton të theksohet se sot rreth gjysma e të gjitha aksidenteve në linjat e mëdha të energjisë janë shkaktuar nga rrufeja. Prandaj, mbrojtja nga rrufeja është një detyrë e rëndësishme.
Lomonosov dhe Franklin jo vetëm që shpjeguan natyrën elektrike të rrufesë, por gjithashtu treguan se si mund të ndërtohej një shufër rrufeje për të mbrojtur kundër goditjeve nga rrufeja. Një shufër rrufeje është një tel i gjatë, skaji i sipërm i të cilit mprehet dhe forcohet mbi pikën më të lartë të ndërtesës së mbrojtur. Fundi i poshtëm i telit është i lidhur me një fletë metalike, dhe fleta është varrosur në Tokë në nivelin e ujit të tokës. Gjatë një stuhie, ngarkesa të mëdha të shkaktuara shfaqen në Tokë dhe një fushë e madhe elektrike shfaqet në sipërfaqen e Tokës. Tensioni i tij është shumë i lartë pranë përçuesve të mprehtë, dhe për këtë arsye një shkarkesë korona ndizet në fund të shufrës së rrufesë. Si rezultat, ngarkesat e shkaktuara nuk mund të grumbullohen në ndërtesë dhe nuk ndodhin rrufe. Në ato raste kur ndodh rrufeja (dhe raste të tilla janë shumë të rralla), ajo godet rrufepritësin dhe ngarkesat shkojnë në Tokë pa shkaktuar dëme në ndërtesë.
Në disa raste, shkarkimi i koronës nga një shufër rrufeje është aq i fortë sa një shkëlqim i dukshëm shfaqet në majë. Ky shkëlqim ndonjëherë shfaqet pranë objekteve të tjera me majë, për shembull, në skajet e shtyllave të anijeve, majave të mprehta të pemëve, etj. Ky fenomen u vu re disa shekuj më parë dhe shkaktoi tmerr supersticioz te marinarët që nuk e kuptonin thelbin e tij të vërtetë.
Nën ndikimin e rrjedhjes së koronës
Precipitatorët elektrostatikë janë pajisjet më efektive për pastrimin e gazit, sepse... kostot operative për mirëmbajtjen e tyre, në krahasim me grumbulluesit e tjerë të pluhurit dhe hirit, janë shumë më të ulëta. Në të njëjtën kohë, precipituesit elektrikë plotësojnë plotësisht kërkesat e një pajisjeje absolute të grumbullimit të pluhurit.
Instalimi për pastrimin e gazit elektrik përfshin një precipitator elektrik dhe një njësi fuqie. Gazi që do të pastrohet hyn në një precipitator elektrik, elektrodat e të cilit furnizohen me tension të lartë midis elektrodave ndodh një shkarkesë koronare, si rezultat i së cilës hapësira ndërelektrodike mbushet me jone gazi të ngarkuar negativisht, të cilët, nën ndikimin e një fushë elektrike, lëviz nga elektrodat e koronës në elektrodat e reshjeve.
Elektrodat e reshjeve ndahen në pllakë, tubulare, kuti, shufër, xhepi, me brazdë, në formë C, në formë tulipani etj.
Sipas metodës së heqjes së pluhurit, precipituesit elektrostatikë ndahen në të lagësht dhe të thatë. Në precipitatorët elektrostatikë të thatë, tundja e elektrodave kryhet duke përdorur metodat e goditjes me çekiç, goditje-pulsi, vibrimi, etj. Në precipitatorët elektrostatikë të lagësht, kryhet larja periodike ose e vazhdueshme e elektrodave. Në bazë të drejtimit të lëvizjes së gazit të pastruar, precipitatorët elektrikë ndahen në vertikale dhe horizontale. Për më tepër, precipituesit elektrostatikë mund të jenë me një zonë, në të cilën ngarkimi dhe sedimentimi i grimcave kryhet në një zonë, dhe me dy zona - në të cilat ngarkimi dhe sedimentimi kryhen në zona të ndryshme: jonizuesi dhe precipituesi.
Precipitator elektrostatik tubular Sturtevant
Sipas parimit të krijimit të një shkarkimi korona, precipituesit elektrostatikë janë të disponueshëm me pika të fiksuara të shkarkimit të koronës dhe pika të shkarkimit të koronës jo fikse.
Bazuar në llojin e sistemeve të elektrodave të koronës, precipitatorët elektrostatikë mund të ndahen në dy grupe kryesore: me elektroda koronare kornizë dhe me elektroda korona të varura lirisht. Lëkundjet e elektrodave grumbulluese dhe të koronës kryhen duke përdorur goditje, dridhje me çekan, sistem goditje-pulsi, mekanizma vibrimi, larje periodike dhe të vazhdueshme.
Fizika e shkarkimit të koronës diskutohet në detaje në librin e N.A. Kaptsov "Shkarkimi i koronës dhe aplikimi i tij në precipitatorët elektrikë", botuar në vitin 1947. Fenomeni i shkarkimit elektrik në gaze shpjegohet nga disa teori të shkarkimit. Themeli i teorisë së parë - teoria e ortekëve - u hodh nga Townsend në vitin 1900. 30 vjet më vonë, ajo u zhvillua më tej në veprat e Rogowskit dhe, siç shkruan N.A. Kaptsov, "deri tani ajo ka shërbyer si bazë për shpjegimin dukuritë e shkarkimit të koronës.” Teoria e dytë - teoria e plazmës së shkarkimit të gazit - është zhvilluar që nga viti 1924 nga Langrum dhe shkolla e tij, por, sipas N.A. Kaptsov, ajo nuk lidhet drejtpërdrejt me shpjegimin e fizikës së shkarkimit të koronës. Teoria e tretë - teoria e plazmës izotermale - u zhvillua në vitet e paraluftës nga Elenbas dhe fizikantë të tjerë holandezë.
Precipitator elektrik RION-S
Teoria e katërt, teoria e rrymës, shfaqet në veprën e Loeb dhe u nxit nga "përpjekjet e shumta për të shpjeguar fenomenet e vërejtura në fazat e hershme të shkarkimeve të rrufesë dhe shkëndijave në përgjithësi".
Në të njëjtin 1947, u botua një libër tjetër nga N.A. Kaptsov - "Fenomene elektrike në gazra dhe vakum", në të cilin ai shpjegoi natyrën e shkarkimit të koronës si më poshtë:
“Shkarkimi i koronës ndodh në presione relativisht të larta në të gjitha rastet kur fusha në hendekun e shkarkimit është shumë e pabarabartë për shkak të rrezes së vogël të lakimit të sipërfaqes së njërës ose të të dyja elektrodave. Gjatë një shkarkimi të koronës, ndodh një zbërthim jo i plotë i hendekut të shkarkimit të gazit, i cili përfundon me një prishje të mëvonshme të shkëndijës.
Të gjithë e dinë se ekzistojnë lloje të ndryshme të shkarkimeve elektrike. Por jo të gjithë e mbajnë mend se si janë dhe si ndryshojnë nga njëri-tjetri. Le të përpiqemi ta kuptojmë.
Le të fillojmë me faktin se ekzistojnë 4 lloje shkarkimesh: shkëlqyese, shkëndija, korona dhe shkarkime harku.
Shkarkimi i shkëlqimit
Konsideroni dy elektroda që janë ngjitur në një tub qelqi. Le të aplikojmë pak tension midis elektrodave. Në mënyrë që ne të shohim një shkëndijë, duhet të ndodhë një prishje e ajrit. Por në presionin atmosferik ky tension nuk është i mjaftueshëm. Le të ulim presionin në tub! Së pari, do të shohim një shkarkesë të pavarur (e cila do të digjet edhe pasi të fiket tensioni) në formën e një kordoni të hollë. Ndërsa presioni zvogëlohet më tej, kordoni do të bëhet më i ndritshëm dhe më i fortë derisa të mbushë të gjithë tubin. Por shkëlqimi do ta mbushë tubin në mënyrë të pabarabartë. Ne do ta quajmë këtë shkarkim të shkrirë.
Kështu, një shkarkesë shkëlqimi është një shkarkim i pavarur (kjo është e rëndësishme) që ndodh në një gaz me presion të reduktuar, në të cilin njëra nga elektrodat (katoda) lëshon elektrone për shkak të bombardimit të saj nga jonet pozitive në gaz. Vlen gjithashtu të përmendet se trashësia e kordonit varet nga presioni * distanca midis elektrodave.
Ju ftojmë të shikoni një video të mrekullueshme që do të plotësojë qartë të kuptuarit tuaj për natyrën e këtij fenomeni dhe do të demonstrojë një eksperiment të shkëlqyer!
Shkarkimi i shkëndijës
Tani le të shohim një shkarkim shkëndijë. Gjithçka është më e thjeshtë këtu: ka formën e rrufesë - domethënë formën e vijave të thyera, të cilat quhen kanale shkëndija. Rrufeja është një shkarkesë shkëndijë, dhe elektrodat janë çifte tokë-re ose dy re.
Mund të merret duke përdorur burime AC dhe DC. Gjithashtu, ndryshe nga shkarkimi i shkëlqimit, ai shfaqet në presione të rendit atmosferik. Rryma në këtë lloj shkarkimi është zakonisht më e dobët në krahasim me një shkarkim me shkëlqim.
Dhe mekanizmi për formimin e shkarkimeve të tilla është mjaft i thjeshtë: forca e fushës elektrike është mjaft e lartë, kështu që elektroni në këtë fushë arrin të fitojë pak energji midis përplasjeve fqinje. Dhe kjo energji është e mjaftueshme për të jonizuar molekulat e ajrit - për shembull, azotin dhe oksigjenin. Pas kësaj, ndodh një rritje në formë orteku në numrin e elektroneve - gjë që krijon një shkëndijë. Por pse mund ta shohim? Elektronet jo vetëm që jonizojnë molekulat, por edhe i ngacmojnë ato (i ashtuquajturi rekombinim). Kjo energji ngacmimi shndërrohet në rrezatim, të cilin ne mund ta vëzhgojmë.
Një tjetër fenomen interesant është një shkarkesë rrëshqitëse e shkëndijës. Formohet në sipërfaqen e një dielektrike të ngurtë në kufirin me një gaz kur forca e fushës midis elektrodave është më e lartë se forca e prishjes së gazit (ajrit). Kjo shkarkesë lë modele të bukura në sipërfaqe, të quajtura figura Lichtenberg.
Lichtenberg figuron në sipërfaqen e një pllake pleksiglas
Shkarkimi i koronës
Shkarkimet e mëparshme kanë ndodhur në një fushë elektrike uniforme. Dhe nëse është shumë johomogjene, atëherë në të mund të shfaqet një rrjedhje korona. Çfarë është ajo?
Më shpesh, inhomogjeniteti shfaqet kur sipërfaqja e njërës prej elektrodave ka një lakim të madh (tel i hollë, majë). Dhe është rreth kësaj elektrode që shfaqet një shkëlqim karakteristik, që duket si një guaskë ose kurorë - prandaj emri.
Një fakt interesant është se në këtë rast prania e një elektrode të dytë nuk është e nevojshme: ato mund të shërbejnë si objekte të tokëzuara përreth. Nga rruga, zjarri i Shën Elmos, i cili ndonjëherë formohet në skajet e matcha, është një rrjedhje kurore.
Procesi i formimit të këtij lloji të shkarkimit është i ndryshëm për elektrodat e ngarkuara pozitivisht dhe negativisht. Në rastin e një elektrode negative, shkëlqimi formohet si një shkarkesë shkëndijë: falë fushës elektrike, elektronet përgjatë rrugës së tyre të lirë (distanca midis përplasjeve ngjitur) fitojnë energji të mjaftueshme për të jonizuar atomet e ajrit. Por në këtë rast, një shkëndijë nuk ndodh, pasi me rritjen e distancës nga elektroda, forca e fushës zvogëlohet më shumë për shkak të johomogjenitetit. Por nëse mund të rrisim tensionin, atëherë po, do të merrnim një shkarkesë shkëndijë.
Në rastin e një elektrode pozitive, korona mund të formohet vetëm në një elektrodë me një rreze të madhe lakimi. Fusha elektrike në vetë elektrodë, përkundrazi, është mjaft e dobët, prandaj elektronet nuk mund të përshpejtohen për shkak të forcës së fushës. Prandaj, këtu ndodh jonizimi i vëllimit, i cili gjenerohet nga elektronet pranë elektrodës pozitive. Por ashtu si në rastin e një elektrode negative, me rritjen e fuqisë së fushës do të marrim një shkarkesë shkëndijë.
Shkarkimi i harkut
Le të riprodhojmë një shkarkesë shkëndijë. Nëse tani zvogëlojmë distancën midis elektrodave, atëherë në një moment shkarkimi do të pushojë së qeni i ndërprerë dhe do të bëhet i vazhdueshëm. Një shkarkim i tillë quhet shkarkim i harkut.
Kështu, ne kemi parë 4 lloje të ndryshme shkarkimesh. Siç e keni vënë re ndoshta, disa prej tyre janë të lidhura fort me lloje të tjera dhe ne mund të marrim një lloj nga disa të tjerë. Kjo dëshmon edhe një herë se natyra është një, dhe shpesh dukuritë e ndryshme janë thjesht aspekte të ndryshme të të njëjtit fenomen fizik.
Një detashment i madh luftëtarësh të Romës së Lashtë ishte në një fushatë nate. Po afrohej një stuhi. Dhe papritmas qindra drita kaltërosh u shfaqën mbi skuadër. Maja e shtizave të luftëtarëve u ndezën. Dukej sikur shtizat e hekurta të ushtarëve digjeshin pa u djegur!
Askush nuk e dinte natyrën e fenomenit të mahnitshëm në ato ditë, dhe ushtarët vendosën që një shkëlqim i tillë në shtiza parashikonte fitoren e tyre. Atëherë ky fenomen u quajt zjarret e Castor dhe Pollux - sipas heronjve binjakë mitologjikë. Dhe më vonë ata u quajtën dritat e Elmos - sipas emrit të kishës së Shën Elmos në Itali, ku u shfaqën.
Drita të tilla vëreheshin veçanërisht shpesh në direkët e anijeve. Filozofi dhe shkrimtari romak Lucius Seneca tha se gjatë një stuhie, "yjet duket se zbresin nga qielli dhe ulen në direkët e anijeve". Ndër historitë e shumta për këtë, është interesante dëshmia e kapitenit të një anijeje me vela angleze.
Kjo ndodhi në vitin 1695, në Detin Mesdhe, pranë Ishujve Balearik, gjatë një stuhie. Nga frika e një stuhie, kapiteni urdhëroi të uleshin velat. Dhe pastaj marinarët panë më shumë se tridhjetë drita Elmo në vende të ndryshme të anijes. Në korsinë e motit të direkut të madh, zjarri arriti më shumë se gjysmë metri lartësi. Kapiteni dërgoi një marinar me urdhër për ta hequr atë. Duke u ngritur lart, ai bërtiti se zjarri po fërshëllejë si një raketë e bërë nga barut i papërpunuar. Ai u urdhërua ta zbriste atë së bashku me bordin e motit dhe ta rrëzonte. Por sapo marinari hoqi korsirën e motit, zjarri u hodh në fund të direkut, nga ku ishte e pamundur të hiqej.
Një pamje edhe më mbresëlënëse u pa në vitin 1902 nga marinarët e anijes Moravia. Ndërsa ishte jashtë ishujve Cape Verde, kapiteni Simpson shkroi në regjistrin e anijes: “Rrufeja shkëlqeu në det për një orë të tërë. Litarët e çelikut, majat e shtyllave, nyjet, skajet e bumeve të ngarkesave - gjithçka shkëlqente. Dukej sikur llambat e ndezura vareshin në çerek kuvertë çdo katër këmbë dhe dritat e shndritshme shkëlqenin në skajet e shtyllave dhe dokeve.» Shkëlqimi u shoqërua nga një zhurmë e pazakontë:
“Ishte sikur mijëra cikada të kishin zënë vend në pajisje, ose sikur drurë të ngordhur dhe bar të thatë po digjeshin me një zhurmë kërcitjeje...”
Zjarri i Shën Elmos është i larmishëm. Ato vijnë në formën e një shkëlqimi uniform, në formën e dritave vezulluese individuale, pishtarëve. Ndonjëherë ato duken aq shumë si flakë saqë nxitojnë t'i shuajnë.
Meteorologu amerikan Humphrey, i cili vëzhgoi dritat Elmo në fermën e tij, dëshmon: ky fenomen natyror, "duke shndërruar çdo dem në një përbindësh me brirë të zjarrtë, jep përshtypjen e diçkaje të mbinatyrshme". Këtë e thotë një person që nga vetë pozicioni i tij nuk është në gjendje të befasohet në dukje nga gjëra të tilla, por duhet t'i pranojë ato pa emocione të panevojshme, duke u mbështetur vetëm në sensin e shëndoshë.
Mund të themi me siguri se edhe tani, megjithë dominimin - jo universal, megjithatë - të botëkuptimit shkencor natyror, do të ketë njerëz që, nëse do të ishin në pozicionin e Humphrey-t, do të shihnin në brirët e demit të zjarrtë diçka përtej kontrollit të arsyes. . Nuk ka asgjë për të thënë për Mesjetën: atëherë të njëjtat brirë me shumë mundësi do të shiheshin si makinacionet e Satanait.
Shkarkimi i koronës, korona elektrike, një lloj shkarkimi shkëlqimi që ndodh kur ka një johomogjenitet të theksuar të fushës elektrike pranë njërës ose të dy elektrodave. Fusha të ngjashme formohen në elektroda me lakim shumë të madh të sipërfaqes (pika, tela të hollë). Gjatë një shkarkimi të koronës, këto elektroda rrethohen nga një shkëlqim karakteristik, i quajtur gjithashtu korona, ose shtresa e koronës.
Rajoni jo i ndritshëm ("i errët") i hapësirës ndërelektrodike ngjitur me koronën quhet zona e jashtme. Korona shfaqet shpesh në objekte të larta e të mprehta (dritat e Shën Elmos), rreth telave të linjës elektrike, etj. Shkarkimi i koronës mund të ndodhë në presione të ndryshme gazi në hendekun e shkarkimit, por manifestohet më qartë në presione jo më të ulëta se ato atmosferike.
Shfaqja e një shkarkimi korona shpjegohet nga një ortek jonik. Gjithmonë ka një numër të caktuar jonesh dhe elektronesh në një gaz, që rrjedhin nga arsye të rastësishme. Sidoqoftë, numri i tyre është aq i vogël sa që gazi praktikisht nuk përçon energjinë elektrike.
Me një forcë mjaftueshëm të lartë fushe, energjia kinetike e akumuluar nga joni në intervalin ndërmjet dy përplasjeve mund të bëhet e mjaftueshme për të jonizuar një molekulë neutrale pas përplasjes. Si rezultat, formohet një elektron i ri negativ dhe një mbetje e ngarkuar pozitivisht - një jon.
Kur një elektron i lirë përplaset me një molekulë neutrale, ai e ndan atë në një elektron dhe një jon të lirë pozitiv. Elektronet pas përplasjes së mëtejshme me molekulat neutrale përsëri i ndajnë ato në elektrone dhe jone të lira pozitive, etj.
Ky proces jonizimi quhet jonizimi i ndikimit, dhe puna që duhet shpenzuar për të hequr një elektron nga një atom quhet punë jonizimi. Puna e jonizimit varet nga struktura e atomit dhe për këtë arsye është e ndryshme për gazra të ndryshëm.
Elektronet dhe jonet e formuara nën ndikimin e jonizimit të ndikimit rrisin numrin e ngarkesave në gaz, dhe nga ana tjetër ato vijnë në lëvizje nën ndikimin e një fushe elektrike dhe mund të prodhojnë jonizimin e ndikimit të atomeve të reja. Kështu, procesi përforcon veten, dhe jonizimi në gaz shpejt arrin një vlerë shumë të madhe. Fenomeni është i ngjashëm me një ortek bore, kështu që ky proces u quajt ortek jonik.
Le të shtrijmë një tel metalik ab, me një diametër prej disa të dhjetat e milimetrit, në dy mbështetëse të larta izoluese dhe ta lidhim atë me polin negativ të një gjeneratori që prodhon një tension prej disa mijëra volt. Polin e dytë të gjeneratorit do ta çojmë në Tokë. Rezultati është një lloj kondensatori, pllakat e të cilit janë teli dhe muret e dhomës, të cilat, natyrisht, komunikojnë me Tokën.
Fusha në këtë kondensator është shumë johomogjene, dhe intensiteti i saj pranë një teli të hollë është shumë i lartë. Duke rritur gradualisht tensionin dhe duke vëzhguar telin në errësirë, mund të vëreni se në një tension të caktuar, pranë telit shfaqet një shkëlqim i dobët (korona), duke mbuluar telin nga të gjitha anët; shoqërohet me një fërshëllimë dhe një zhurmë të lehtë kërcitjeje.
Nëse një galvanometër i ndjeshëm është i lidhur midis telit dhe burimit, atëherë me shfaqjen e një shkëlqimi, galvanometri tregon një rrymë të dukshme që rrjedh nga gjeneratori përmes telave në tela dhe prej tij përmes ajrit të dhomës në mure; ndërmjet telit dhe mureve ai transferohet nga jonet e formuara në dhomë për shkak të jonizimit të ndikimit.
Kështu, shkëlqimi i ajrit dhe shfaqja e rrymës tregon jonizimin e fortë të ajrit nën ndikimin e një fushe elektrike. Një shkarkesë korona mund të ndodhë jo vetëm pranë telit, por edhe në majë dhe në përgjithësi pranë çdo elektrode, pranë së cilës formohet një fushë shumë e fortë johomogjene.
Aplikimi i shkarkimit të koronës
Pastrimi i gazit elektrik (precipitatorët elektrikë). Një enë e mbushur me tym befas bëhet plotësisht transparente nëse elektroda të mprehta metalike të lidhura me një makinë elektrike futen në të dhe të gjitha grimcat e ngurta dhe të lëngshme depozitohen në elektroda. Shpjegimi për eksperimentin është si më poshtë: sapo korona ndizet në tel, ajri brenda tubit bëhet shumë i jonizuar. Jonet e gazit ngjiten në grimcat e pluhurit dhe i ngarkojnë ato. Meqenëse brenda tubit ka një fushë të fortë elektrike, grimcat e ngarkuara të pluhurit lëvizin nën ndikimin e fushës në elektroda, ku vendosen.
Numëruesit e grimcave
Një numërues grimcash Geiger-Müller përbëhet nga një cilindër i vogël metalik i pajisur me një dritare të mbuluar me fletë metalike dhe një tel të hollë metalik të shtrirë përgjatë boshtit të cilindrit dhe të izoluar prej tij. Matësi është i lidhur me një qark që përmban një burim rrymë, voltazhi i të cilit është disa mijëra volt. Tensioni zgjidhet sipas nevojës për shfaqjen e një shkarkimi korona brenda njehsorit.
Kur një elektron me lëvizje të shpejtë hyn në numërues, ky i fundit jonizon molekulat e gazit brenda numëruesit, duke bërë që tensioni i nevojshëm për ndezjen e koronës të ulet pak. Një shkarkim ndodh në njehsor dhe një rrymë e dobët afatshkurtër shfaqet në qark. Për ta zbuluar atë, një rezistencë shumë e lartë (disa megaohm) futet në qark dhe një elektrometër i ndjeshëm lidhet paralelisht me të. Sa herë që një elektron i shpejtë godet numëruesin, fleta e elektrometrit do të përkulet.
Numërues të tillë bëjnë të mundur regjistrimin jo vetëm të elektroneve të shpejtë, por edhe, në përgjithësi, të çdo grimce të ngarkuar, me lëvizje të shpejtë, të aftë për të prodhuar jonizimin përmes përplasjeve. Numëruesit modernë zbulojnë lehtësisht hyrjen e qoftë edhe një grimce në to dhe për këtë arsye bëjnë të mundur verifikimin me besueshmëri të plotë dhe qartësi shumë të qartë se grimcat elementare të ngarkuara ekzistojnë vërtet në natyrë.
Rrufepritës
Është vlerësuar se rreth 1800 stuhi ndodhin njëkohësisht në atmosferën e të gjithë globit, duke prodhuar mesatarisht rreth 100 vetëtima në sekondë. Dhe megjithëse gjasat që ndonjë individ të goditet nga rrufeja është i papërfillshëm, rrufeja megjithatë shkakton shumë dëm. Mjafton të theksohet se aktualisht rreth gjysma e të gjitha aksidenteve në linjat e mëdha të energjisë janë shkaktuar nga rrufeja. Prandaj, mbrojtja nga rrufeja është një detyrë e rëndësishme.
Lomonosov dhe Franklin jo vetëm që shpjeguan natyrën elektrike të rrufesë, por gjithashtu treguan se si mund të ndërtohej një shufër rrufeje për të mbrojtur kundër goditjeve nga rrufeja. Një shufër rrufeje është një tel i gjatë, skaji i sipërm i të cilit mprehet dhe forcohet mbi pikën më të lartë të ndërtesës së mbrojtur. Fundi i poshtëm i telit është i lidhur me një fletë metalike, dhe fleta është varrosur në Tokë në nivelin e ujit të tokës.
Gjatë një stuhie, ngarkesa të mëdha të shkaktuara shfaqen në Tokë dhe një fushë e madhe elektrike shfaqet në sipërfaqen e Tokës. Tensioni i tij është shumë i lartë pranë përçuesve të mprehtë, dhe për këtë arsye një shkarkesë korona ndizet në fund të shufrës së rrufesë. Si rezultat, ngarkesat e shkaktuara nuk mund të grumbullohen në ndërtesë dhe nuk ndodhin rrufe. Në ato raste kur ndodh rrufeja (dhe raste të tilla janë shumë të rralla), ajo godet rrufepritësin dhe ngarkesat shkojnë në Tokë pa shkaktuar dëme në ndërtesë.
Në disa raste, shkarkimi i koronës nga një shufër rrufeje është aq i fortë sa një shkëlqim i dukshëm shfaqet në majë. Ky shkëlqim ndonjëherë shfaqet pranë objekteve të tjera me majë, për shembull, në skajet e shtyllave të anijeve, majave të mprehta të pemëve, etj. Ky fenomen u vu re disa shekuj më parë dhe shkaktoi tmerr supersticioz te marinarët që nuk e kuptonin thelbin e tij të vërtetë.
Në kushtet e fushave elektromagnetike ashpër johomogjene, në elektroda me lakim të lartë të sipërfaqeve të jashtme, në disa situata mund të fillojë një shkarkesë korona - një shkarkesë elektrike e pavarur në një gaz. Një majë e përshtatshme për një fenomen të formës së caktuar mund të jetë: një majë, një tel, një kënd, një dhëmb, etj.
Kushti kryesor për fillimin e një shkarkimi është që afër skajit të mprehtë të elektrodës duhet të ketë një forcë relativisht më të lartë të fushës elektrike sesa përgjatë pjesës tjetër të shtegut midis elektrodave, duke krijuar një ndryshim potencial. Për ajrin në kushte normale (në presion atmosferik), vlera kufizuese e intensitetit elektrik është 30 kV/cm në këtë intensitet, në majë të elektrodës shfaqet një shkëlqim i dobët, që i ngjan një kurore; Kjo është arsyeja pse shkarkimi quhet shkarkim korona.
Një shkarkim i tillë karakterizohet nga procese jonizimi që ndodhin vetëm pranë elektrodës së koronës, ndërsa elektroda e dytë mund të duket mjaft normale, domethënë pa formimin e një korone. Shkarkimet e koronës ndonjëherë mund të vërehen në kushte natyrore, për shembull, në majat e pemëve, kur kjo lehtësohet nga modeli i shpërndarjes së fushës elektrike natyrore (para një stuhie ose gjatë një stuhie).
Procesi i formimit të shkarkimit të koronës vazhdon si më poshtë. Një molekulë ajri jonizohet rastësisht, duke lëshuar një elektron. Elektroni përjeton nxitim në fushën elektrike afër majës dhe arrin energji të mjaftueshme që sapo takon molekulën tjetër në rrugën e tij, e jonizon edhe atë dhe elektroni fluturon përsëri jashtë. Numri i grimcave të ngarkuara që lëvizin në fushën elektrike pranë majës rritet si një ortek.
Nëse elektroda e mprehtë e koronës është një elektrodë negative (katodë), në këtë rast korona do të quhet negative dhe një ortek elektronesh jonizuese do të lëvizë nga maja e koronës drejt elektrodës pozitive. Formimi i elektroneve të lira nxitet nga emetimi termionik në katodë.
Kur një ortek elektronesh që lëviz nga maja arrin rajonin ku forca e fushës elektrike nuk është më e mjaftueshme për jonizimin e mëtejshëm të ortekut, elektronet rikombinohen me molekulat neutrale të ajrit, duke formuar jone negative, të cilët më pas bëhen bartës të rrymës në rajonin jashtë koronës. Korona negative ka një shkëlqim karakteristik madje.
Në rastin kur burimi i koronës është elektroda pozitive (anoda), lëvizja e ortekëve të elektroneve drejtohet drejt majës, dhe lëvizja e joneve drejtohet nga maja. Fotoproceset dytësore pranë majës së ngarkuar pozitivisht kontribuojnë në riprodhimin e elektroneve që shkaktojnë ortekun. Larg majës, ku forca e fushës elektrike nuk është e mjaftueshme për të siguruar jonizimin e ortekëve, bartësit e rrymës mbeten jone pozitivë që lëvizin drejt elektrodës negative. Një koronë pozitive karakterizohet nga transmetues që përhapen në drejtime të ndryshme nga maja, dhe në tensione më të larta transmetuesit marrin pamjen e kanaleve të shkëndijës.
Korona është e mundur edhe në telat e linjave të tensionit të lartë dhe këtu ky fenomen çon në humbje të energjisë elektrike. Për të luftuar këtë fenomen, telat e linjës elektrike ndahen në disa pjesë, në varësi të tensionit në linjë, në mënyrë që të ulin tensionet lokale pranë telave dhe të parandalojnë në parim formimin e koronës.
Kur moti (temperatura dhe lagështia) kontribuojnë në humbjet e koronës, këshillohet që të ulni tensionin e linjës në një vlerë të caktuar. Pra, për të shmangur koronën në linjat me tension 110 kV, seksioni kryq i telit bëhet i barabartë me të paktën 95 mm katrorë, për 150 kV - 120 mm katrorë, për 220 kV - 240 mm katrorë.
Përveç kësaj, linjat e tensionit të lartë përdorin unaza anti-korona, të cilat janë toroide të materialit përçues, zakonisht metal, që janë ngjitur në një terminal ose pjesë tjetër harduerike të pajisjeve të tensionit të lartë. Roli i unazës së koronës është të shpërndajë gradientin e fushës elektrike dhe të ulë vlerat maksimale të saj nën pragun e koronës, duke parandaluar kështu plotësisht shkarkimin e koronës, ose efektet shkatërruese të shkarkimit të paktën të transferohen nga pajisjet e vlefshme në unazë.
Shkarkimi i koronës gjen zbatim praktik në pastruesit elektrostatikë të gazit, si dhe për zbulimin e çarjeve në produkte. Në teknologjinë e kopjimit - për karikimin dhe shkarkimin e fotodaulleve dhe për transferimin e pluhurit të bojës në letër. Përveç kësaj, duke përdorur një shkarkim korona, mund të përcaktoni presionin brenda një llambë inkandeshente (sipas madhësisë së koronës në llambat identike).