پديده كرونا

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: پديده كرونا

يكي از پديده هايي كه در ارتباط با تجهيزات بر قدار از جمله خطوط انتقال فشار قوي مطرح مي شود ، كرونا است. ميدان الكتريكي در نزديكي ماده رسانا ميتواند به حدي متمركز شود كه هواي مجاور خود را يونيزه نمايد. اين مسئله مي تواند منجر به تخليه جزئي انرژي الكتريكي شود، كه به آن كرونا مي گويند.

عوامل مختلفي از جمله ولتاژ، شكل و قطر رسانا ، ناهمواري سطح رسانا، گرد و خاك يا قطرات آب ، مي تواند باعث ايجاد گراديان سطحي هادي شود كه در نهايت باعث تشكيل كرونا خواهد شد. در حالتي كه فاصله بين هادي ها كم باشد، كرونا ممكن است باعث جرقه زدن و اتصال كوتاه گردد. بديهي است كه كرونا سبب اتلاف انرژي الكتريكي و كاهش راندمان الكتريكي خطوط انتقال مي گردد. پديده كرونا همچنين سبب تداخل در امواج راديويي مي شود كه در صورت نزديك بودن خط انتقال به مناطق مسكوني، نامطلوب مي باشد و امروزه بررسي پديده كرونا به خصوص در طراحي خطوط EHV و UHVبسيار بااهميت است.
تعريف كرونا:

تخليه الكتريكي ايجاد شده به علت افزايش چگالي ميدان الكتريكي ، كرونا نام دارد. در حالي كه اين تعريف بسيار كلي است و انواع پديده كرونا را شامل مي شود .
ولتاژ بحراني:

گراديان ولتاژي را كه سبب شكست الكتريكي در يك عايق شده و به ازاي آن ، عايق خاصيت دي الكتريكي خود را از دست مي دهد، گراديان ولتاژ بحراني ناميده مي شود ، همچنين ولتاژي را كه سبب ايجاد اين گراديان بحراني مي شود ولتاژ بحراني مي نامند.
ولتاژمرئي كرونا:

هرگاه ولتاژ خط به ولتاژ بحراني برسد، يونيزاسيون در هواي مجاور سطح هادي شروع مي شود. اما در اين حالت پديده كرونا قابل رؤيت نمي باشد. براي مشاهده كرونا ، سرعت ذرات الكترونها در هنگام برخورد با اتم ها و مولكول ها بايد بيشتر باشد يعني ولتاژ بالاتري نياز است.
ماهيت كرونا:

هنگاميكه ميدان الكتريكي سطح هادي از ولتاژ بحراني بيشتر شده باشد ، بهمن الكتروني بوجود خواهد آمد كه بوجود آورنده تخليه كرونا قابل رؤيت در سطح هادي است.

همواره تعداد كمي الكترون آزاد در هوا به علت مواد راديو اكتيو موجود در سطح زمين و اشعه كيهاني، وجود دارد.زماني كه هادي در هر نيمه از سيكل ولتاژ متناوب برقدار مي شود، الكترون هاي هواي اطراف سطح آن به وسيله ميدان الكترواستاتيك شتاب پيدا مي كند. اين الكترونها كه داراي بار منفي هستند در نيمه مثبت به طرف هادي شتاب پيدا مي كنند و در نيمه منفي از آن دور مي شوند. سرعت الكترون آزاد بستگي به شدت ميدان الكتريكي دارد. اگر شدت ميدان الكتريكي خيلي زياد نباشد برخورد بين الكترون و مولكول هوا نظير o2ويا N2نرم خواهد بود به اين معني كه الكترون از مولكول هوا دور شده و به آن انرژي نمي دهد. به عبارت ديگر اگر شدت ميدان الكتريكي از يك مقدار بحراني معين بيشتر باشد، هر الكترون آزاد در اين ميدان سرعت كافي به دست مي آورد به طوري كه برخوردش با مولكول هوا غير الاستيك خواهد بود و انرژي كافي به دست مي آورد كه به يكي ازمدارهاي الكترون هاي دو اتم موجود در هوا برخورد كند. اين پديده يونيزاسيون نام دارد و مولكولي كه يك الكترون از دست مي دهد تبديل به يك يون مثبت مي شود.

الكترون اوليه كه بيشتر سرعتش را در برخورد از دست داده و الكتروني كه مولكول هوا را رانده است، هر دو در ميدان الكتريكي شتاب مي گيرند و هركدام از آنها در برخورد بعدي توانايي يونيزه كردن يك مولكول هوا را خواهند داشت. بعد از برخورد دوم، 4 الكترون به جلو مي آيند و به همين ترتيب تعداد الكترون ها بعد از هر برخورد دو برابر مي شود. در تمام اين مدت الكترونها به سمت الكترود مثبت مي روندو پس از برخوردهاي بسيار تعدادشان به طور چشم گيري افزايش مي يابد. اين مسئله ، فرايندي است كه به وسيله آن بهمن الكتروني ايجاد مي شود، هر بهمن با يك الكترون آزاد كه در ميدان الكترواستاتيك قوي قرار دارد ، آغاز مي شود.
شدت ميدان الكترواستاتيك اطراف هادي همگن نيست. ماكزيمم شدت آن در سطح هادي است و ميزان شدت با دور شدن از مركز هادي كاهش مي يابد. بنابراين با افزايش ولتاژ هادي در ابتدا تخليه الكتريكي فقط در سطح بسيار نزديك آن رخ مي دهد. در نيمه مثبت ولتاژ، الكترونها به سمت هادي حركت مي كنند و هنگامي كه بهمن الكتروني جاري شد به طرف سطح هادي شتاب مي گيرند. در نيمه منفي، بهمن الكتروني از سطح هادي به سمت ميدان ضعيف تر جاري مي شود تا هنگامي كه ميدان آنقدر ضعيف شود كه ديگر نتواند الكترونها را شتاب دهد تا به سرعت يونيزاسيون برسند. يونهاي مثبت باقي مانده در بهمن الكتروني به طرف الكترود مثبت حركت مي كنند. با اين وجود به دليل جرم زيادشان كه 50000 برابر جرم الكترون است بسيار كند حركت مي كنند. با داشتن بار مثبت اين يونها ، الكترون جذب كرده و هرگاه يكي از آنها بتواند الكترون جذب نمايد دوباره تبديل به مولكول هواي خنثي مي شود. سطح انرژي يك يون خنثي كمتر از يون مثبت مربوطه است و در نتيجه با جذب الكترون مقداري انرژي (quanta or chunk ) از مولكول ساطع مي گردد. انرژي آزاد شده درست به اندازه انرژي اوليه است كه لازم بود براي جدا كردن الكترون از مولكول استفاده گردد. اين انرژي به صورت موج الكترومغناطيس منتشر مي شود و براي مولكولهاي N2 و O2 ، در طيف نور مرئي قرار دارد. ناظر، انرژي كه از تركيب مجدد يونهاي نيتروژن و الكترونهاي آزاد ساطع مي شود را مي تواند به صورت نور بنفش ملايمي ببيند.

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 824]