КОРОННЫЙ РАЗРЯД

КОРОННЫЙ РАЗРЯД

       

высоковольтный самостоят. электрический разряд в газе при давлении p?1 атм, возникающий в резко неоднородном электрич. поле вблизи электродов с большой кривизной поверхности (острия, провода). В этих зонах происходят ионизация и возбуждение нейтр. ч-ц газа при их соударениях с эл-нами, в результате вокруг электродов возникает святящийся ореол — «корона». При пост. напряжении различают два вида короны: 1) униполярную (положительную или отрицательную), когда коронирует электрод только одного знака и во внеш. зоне движутся ионы этого же знака; если коронирует катод, во внеш. зоне в электроотрицат. газе движутся отрицат. ионы, в электроположительном — эл-ны; 2) биполярную, когда коронируют электроды обоих знаков и во внеш. зоне навстречу друг другу движутся ионы разных знаков.

Осн. процессами генерации эл-нов, обеспечивающими воспроизводство лавин и, следовательно, самостоятельность К. р., являются фотоэффект на поверхности электродов и объёмная фотоионизация собств. излучением разряда. Носители заряда, знак к-рых совпадает со знаком напряжения на коронирующем электроде, выносятся из зоны ионизации во внеш. зону, где условие самостоятельности разряда уже не выполняется. Объёмный заряд внеш. зоны ослабляет напряжённость поля в зоне ионизации и ограничивает силу тока короны. С увеличением приложенного напряжения сила тока увеличивается, но напряжённость электрич. поля на поверхности коронирующего электрода сохраняется неизменной, равной или близкой к напряжённости возникновения короны. В воздухе при атм. давлении напряжённость поля, при к-рой начинается К. р. на проводе радиусом 1 см, равна 39 кВ/см.

Структура зоны ионизации различна в зависимости от давления и рода газа, полярности и типа приложенного напряжения, размеров и формы коронирующего электрода. Она может быть непрерывной (напр., положит. К. р. на тонких проволоках) и прерывистой (К. р. на толстых проводах). При К. р. перем. тока конвективный ток, обусловленный движением объёмного заряда во внеш. зоне, замыкается на противолежащий электрод токами смещения. При напряжении с частотой ?105 Гц возникает т. н. высокочастотная корона, резко отличающаяся от перечисленных выше структурой области ионизации и величиной тока.

Корона на проводах возд. линий электропередачи высокого напряжения приводит к потерям энергии. Прерывистый характер короны создаёт также дополнит. радиопомехи и акустич. шумы.

К. р. применяется в пром-сти, в электрофильтрах для очистки газов, а также в процессах т. н. электронно-ионной технологии при нанесении порошковых и лакокрасочных покрытий.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.

КОРОННЫЙ РАЗРЯД

- высоковольтный самостоятельный электрический разряд в газе достаточной плотности (1 атм), возникающий в резко неоднородном электрич. поле вблизи электродов с малым радиусом кривизны (остриё, тонкие проволоки и т. п.). Бледно-голубое или фиолетовое свечение разряда по аналогии с ореолом солнечной короны дало повод к названию. Помимо излучения в видимой, УФ (гл. обр.), а также в более коротковолновой частях спектра, К. р. сопровождается движением частиц газа от коронирующего электрода (т. н. электрич. ветром), шелестящим шумом, иногда радиоизлучением, хим. реакциями (напр., образованием озона и окислов азота в воздухе).

При пост. напряжении различают корону униполярную (положительную или отрицательную в зависимости от знака коронирующего электрода) и биполярную, когда коронируют оба электрода. Ионизация и возбуждение нейтральных частиц газа лавинами электронов локализованы в огранич. зоне - т. н. зоне ионизации (ЗИ). Из ЗИ во внеш. зону (ВЗ) движется поток носителей заряда, знак к-рых совпадает со знаком заряда коронирующего электрода. Образующийся объёмный заряд тормозит дальнейшее развитие процессов ионизации, ослабляя в среднем поле вблизи коронирующего электрода, что локализует ЗИ вблизи коронирующего электрода. При любом напряжении на электродах (большем, чем напряжение появления короны, и меньшем, чем напряжение пробоя) объёмный заряд ВЗ имеет такую величину и распределение, при к-рых градиент поля у поверхности коронирующего электрода остаётся практически неизменным и по величине близким к градиенту начала короны. Т. о., интенсивность К. р. регулируется собств. объёмным зарядом.

Воспроизводство лавин электронных в ЗИ и стационарность К. р. при положит. короне обеспечиваются фотоионизацией собственными излучениями возбуждённых атомов и молекул газа: новый электрон образуется в результате поглощения кванта излучения в газе вблизи условной внеш. границы ЗИ, а дальше лавина развивается по направлению к коронирующему электроду. При отрицат. короне (движение электронных лавин от коронирующего электрода) новый электрон освобождается в результате фотоэмиссии с поверхности катода (см. Фотоэффект). В разреженном воздухе, в нек-рых др. газах и при весьма большой кривизне электродов возможны иные процессы. Особенности в механизме воспроизводства лавин и связанная с ними разница в распределении ионов и электронов в ЗИ определяют нек-рые внеш. различия в К. р. разной полярности. Для отрицат. короны характерны: локализация ЗИ в виде отдельных, более или менее однородно распределённых по поверхности электрода светящихся очагов; большая, чем при положит. короне, зависимость напряжения возникновения короны от состояния поверхности электрода; разрывность во времени процессов ионизации и ВЧ-колебания тока (радиоизлучение с почти однородным частотным спектром до неск. МГц). Для положит. короны на электродах весьма малого радиуса кривизны характерны однородный светящийся чехол, тесно прилегающий к поверхности электрода, отсутствие ВЧ-колебаний в токе и отсутствие радиоизлучения.

При уменьшении степени неоднородности поля (радиус кривизны электрода свыше неск. мм), а также с повышением напряжения К. р. приобретает не однородную, а стримерную (иногда факельную или кустовую) форму. В этом случае активные процессы выносятся на значит. расстояния от поверхности электрода (десятки см). Вместо однородного чехла положит. корона имеет вид отдельных отшнурованных ярко светящихся каналов ( стримеров), размывающихся по концам в диффузное свечение. Возникают ВЧ-колебания тока и радиоизлучение, часто более мощные, чем при отрицат. полярности.

Распределение напряжённости поля в пределах 311 мало отличается (в среднем) от такового в неионизов. газе (эл.-статич. распределение). Поэтому нет оснований считать чехол короны хорошо проводящим слоем.

Пороговая напряжённость поля на поверхности электрода, по достижении к-рой возникает К. р., зависит от радиуса кривизны электрода, рода и плотности газа и практически не зависит от материала электрода.

Потери энергии при К. р. происходят гл. обр. во ВЗ и лишь в малой степени в ЗИ. При пост. напряжении и одном коронирующем электроде это - тепловые потери униполярного потока ионов, рассеивающих энергию при столкновении с частицами нейтрального газа. При двух коронирующих электродах (биполярный К. р.) встречные потоки ионов разных знаков частично рекомбинируют, ослабляя экранирующий эффект заряда ВЗ и усиливая интенсивность процессов в ЗИ. К. р. применяется в промышленных устройствах для зарядки ионами потоков диспергированных материалов для их осаждения силами электрич. поля (электрофильтры и электросепараторы, устройства "эл.-статич. окраски", нанесения защитных или декоративных покрытий и т. п.). На высоковольтных линиях передачи энергии корона на проводах вызывает потери, особо значительные при атм. осадках (до сотен кВт/км). К. р. является также источником значит. радиопомех.

Лит.: Капцов Н. А., Коронный разряд, М.-Л., 1947; Loeb Leonard В., Electrical coronas. Their basic physical mechanisms, Berk.-Los Angeles, 1965; Попков В. И., Электропередачи сверхвысокого напряжения [раздел Проблемы короны], в кн.: Наука и человечество, 1967. Международный ежегодник, М., 1967. В. И. Попков.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.