اثر کرونا
تخلیه کرونا، که به عنوان اثر کرونا شناخته میشود، یک پدیده تخلیه الکتریکی است و هنگامی رخ میدهد که یک هادیِ ولتاژ بالا (اغلب هوا) محیط اطراف را یونیزه می‌کند. اثر کرونا فقط در سیستم‌های ولتاژ بالا رخ میدهد، البته در صورتی که قدرت میدان الکتریکی اطراف محدود شود. امروز با مقاله کارجویا درباره اثر کرونا یا تخلیه کرونا همراه باشید.
موضوعات مورد بررسی در این مقاله :
- مقدمه
- اثر کرونا چیست؟
- عوامل موثر بر ایجاد اثر کرونا
- عوامل موثر بر اتلاف کرونا
- جمع بندی
می توانید مقالات دیگر را نیز در سایت کارجویا در ارتباط با مهندسی برق-قدرت مشاهده بفرمایید.
—————————
مقدمه
اثر کرونا چون هوای اطراف را یونیزه می کند، می‌تواند باعث تولید صدای خش خش یا ترک خوردن شیشه تولید کند که این موضوع در خطوط انتقال برقِ ولتاژ بالا به وضوح مشاهده می شود. اثر کرونا همچنین می‌تواند باعث تولید تابش بنفش، تولید گاز اوزون اطراف هادی، اختلالات رادیویی و اتلاف برق شود که مهندسان به دنبال کاهش اثر کرونا هستند تا از اتلاف انرژی جلوگیری کنند.
اثر کرونا چیست؟
اثر کرونا به طور طبیعی رخ میدهد به این دلیل که هوا خاصیت عایقی چندانی ندارد و در شرایط عادی، شامل بسیاری از الکترون‌ها و یون‌های آزاد است. وقتی بین دو هادی در هوا میدان الکتریکی ایجاد میشود، یون‌ها و الکترون‌های آزاد در هوا با نیرویی مواجه میشوند که تحت تاثیر آن شتاب می‌گیرند و به سمت مخالف حرکت می‌کنند.
ذراتی که شارژ شده اند در طی حرکت خود برخورد کندی با یکدیگر و همچنین با مولکول‌هایی که شارژ نشده اند، دارند و این مسئله باعث افزایش تعداد ذرات شارژ شده میشود. همچنین اگر میدان الکتریکی به اندازه کافی قوی باشد، در دی الکتریک (که در اینجا هوا است) شکست رخداده و بین هادیها قوس الکتریکی ایجاد میشود.
انتقال نیروی الکتریکی با انتقال عمده انرژی الکتریکی همراه است که از ایستگاه های تولیدی واقع در کیلومترها دورتر از مراکز مصرف اصلی یا شهرها قرار دارند. به همین دلیل، هادیهای انتقال فاصله‌گذاری بلند مسافتی برای انتقال موثر انرژی الکتریکی ضرورت دارند – که موجب اتلاف‌های بزرگ در سامانه میشود.
چالش اصلی مهندسان برق، کاهش اتلاف این انرژیهاست. تخلیه کرونا می‌تواند باعث کاهش چشم‌گیر کارایی خطوطِ ولتاژ بسیار بالا در سیستم های انتقال برق شود.
عوامل موثر بر ایجاد اثر کرونا
دو عامل برای وقوع تخلیه کرونا مهم هستند:
- مختصات الکتریکی جابجایی باید در سطر فراهم شود.
- فاصله بین هادیها باید به مقدار کافی بزرگتر از قطر خط باشد.
وقتی جریان متناوب از طریق دو هادی که فاصله آن‌ها نسبت به قطرهایشان بزرگ است، از یک خط انتقال عبور می‌کند، هوای اطراف هادیها (که شامل یون‌های مختلف است) به تنش دی‌الکتریکی منجر می شود.
هوای یونیزه شده منجر به تخلیه الکتریکی اطراف هادیها میشود (به دلیل جریان این یون‌ها) و این مسئله باعث ایجاد یک نور درخشان و صدای خش خشِ همراه با آزادسازی اوزون میشود.
عوامل موثر بر اتلاف اثر کرونا
ولتاژ خط هادی، عامل تعیین‌کننده اصلی تخلیه کرونا در خطوط انتقال است. در مقادیر پایینِ ولتاژ (کمتر از مقدار ولتاژ بحرانی)، تنش روی هوا به اندازه کافی زیاد نیست و شکست دی‌الکتریکی ایجاد نمی کند و به همین علت، هیچ تخلیه الکتریکی ای رخ نمی‌دهد.
با افزایش ولتاژ، اثر کرونا در یک خط انتقال به دلیل یونیزاسیون هوای اطراف هادیها پدید می آید و این به شرایط کابل و وضعیت فیزیکی جوی اطراف مربوط است. البته عوامل اصلی تأثیرگذار بر تخلیه کرونا را در ادامه به اختصار بیان می کنیم.
شرایط جوی
گرادیان ولتاژ برای شکست دی‌الکتریکی هوا مستقیماً به چگالی هوا وابسته است. در نتیجه، در روزهای طوفانی، تعداد یون‌های اطراف هادی به دلیل جریان مداوم هوا، بیشتر از روزهایی است که آب و هوای آرام است، که این قضیه موجب میشود تخلیه الکتریکی محتمل تر از روزهایی با آب و هوای صاف باشد. سیستم ولتاژ باید طوری طراحی شود که شامل این شرایط حداکثر بشود.
شرایط هادیها
تأثیر کرونا بسیار وابسته به هادیها و وضعیت فیزیکی آن‌هاست. این پدیده نسبت معکوس با قطر هادیها دارد، به این معنا که افزایش قطر به طرز قابل توجهی اثر کرونا را کاهش میدهد. علاوه بر این، حضور آلودگی یا ناهمواری بر روی هادیها باعث کاهش ولتاژ بحرانی (critically disruptive voltage) میشود و هادیها نسبت به اتلاف کرونا حساس‌تر میشوند. این عامل به ویژه در شهرها و مناطق صنعتی با آلودگی بالا قابل اهمیت است، زیرا استراتژی‌های کاهشی ضروری‌ترند تا اثرات منفی آن بر سیستم متعادل شود.
فاصله بین هادیها
فاصله بین هادیها عنصر مهمی برای اثر کرونا است. برای وقوع تخلیه کرونا، فاصله بین خطوط باید بسیار بزرگتر از قطر آن‌ها باشد. با این حال، اگر فاصله بیش از حد بزرگ باشد، تنش دی‌الکتریکی هوا کاهش می‌یابد و اثر کرونا نیز کاهش می‌یابد. اگر فاصله بیش از حد بزرگ باشد، ممکن است کرونا به هیچ عنوان در آن منطقه از خط انتقال رخ ندهد.
جمع بندی
در این مقاله با اثر کرونا و عوامل تولید کننده آن آشنا شدیم و فهمیدیم چه مواردی باعث اتلاف اثر کرونا میشوند و همچنین یاد گرفتیم که پدیده کرونا در اطراف خطوط فشار قوی که جریان AC دارند، باعث ایجاد تلفات الکتریکی و در شدیدترین حالت منجر به قوس الکتریکی و تخلیه کامل میشود. با تشکر از اینکه با این مقاله از کارجویا هم همراه بودید، امیدواریم که مطالب براتون مفید واقع بشه.
منبع:
