Коронный разряд

Опубликовано 01.05.2010 Ведущий Евгений Глазков

Коронный разряд наблюдается при сравнительно высоких давлениях газов (например, при атмосферном давлении) в сильно неоднородном поле. Для получения значительной неоднородности поля электроды должны сильно различаться по величине поверхности. Так, коронный разряд можно получить, расположив тонкую проволоку внутри металлического цилиндра с большим радиусом. Следует отметить, что наличие внешнего цилиндра не обязательно, и его роль могут играть окружающие заземленные предметы. Линии напряженности электрического поля сгущаются по мере приближения к проволоке, а, следовательно, напряженность поля возле проволоки имеет наибольшее значение. Когда она достигает приблизительно 3 мегавольта на метр, между проволокой и цилиндром зажигается разряд и в цепи появляется ток. При этом возле проволоки возникает свечение, имеющее вид оболочки или короны, окружающей проволоку, откуда и произошло название разряда. Коронный разряд возникает как при отрицательном потенциале на проволоке (отрицательная корона), так и при положительном (положительная корона), а также при переменном напряжении между проволокой и цилиндром. При увеличении напряжения между проволокой и цилиндром растет и ток в коронном разряде. При этом увеличивается толщина светящегося слоя короны. Процессы внутри короны сводятся к следующему: если проволока заряжена отрицательно, то по достижении напряженности пробоя у поверхности проволоки зарождаются электронные лавины, которые распространяются от проволоки к цилиндру. Электронные лавины обрываются на краю короны. Расстояние, которое они проходят, и есть размеры короны. Так формируется край светящейся короны. За ней следует "темная" область, в которой носителями тока являются уже либо отрицательные ионы, либо электроны. Первые возникают из нейтральных молекул газа после прилипания к ним электронов. В "темной" области разряд носит характер несамостоятельного. Отрицательный заряд в "темной" области ограничивает разрядный ток. Следовательно, в коронном разряде электронные лавины не пронизывают целиком слой газа, то есть это - неполный пробой газового промежутка. В случае положительной короны электронные лавины зарождаются на внешней поверхности короны и движутся по направлению к проволоке. Коронный разряд возникает не только возле проволок, но и возле любых проводников с малой поверхностью. Корона возникает также в природе под влиянием атмосферного электрического поля и появляется на верхушках деревьев, корабельных мачт. С возможностью возникновения коронного разряда приходится всегда считаться в технике высоких напряжений. Коронный разряд играет отрицательную роль на линиях электропередач (ЛЭП), т.к. вызывает значительные токи утечки. Чтобы коронный разряд не мог возникнуть провода должны иметь достаточно большой диаметр, тем больший, чем выше напряжение. Коронный разряд получил практическое применение в установках очистки газов от пыли и сопутствующих загрязнений (электростатический фильтр), в диагностике состояния конструкций (позволяет обнаруживать трещины в изделиях), в копировальных аппаратах (ксероксах и лазерных принтерах) для заряда светочувствительного барабана, переноса порошка с барабана на бумагу и для снятия остаточного заряда с барабана.