Corona ring
En koronaring , mer korrekt kallad en anti-koronaring , är en toroid av ledande material, vanligtvis metall, som är fäst vid en terminal eller annan oregelbunden hårdvarudel av högspänningsutrustning . Syftet med koronaringen är att fördela den elektriska fältgradienten och sänka dess maximala värden under koronatröskeln, vilket förhindrar koronaurladdning . Corona-ringar används på kraftöverföringsisolatorer och ställverk med mycket hög spänning och på vetenskapliga forskningsapparater som genererar höga spänningar. En mycket liknande relaterad anordning, graderingsringen , används runt isolatorer.
Corona urladdning
Coronaurladdning är ett läckage av elektrisk ström i luften intill högspänningsledare. Det är ibland synligt som ett svagt blått sken i luften bredvid vassa punkter på högspänningsutrustning. Det höga elektriska fältet joniserar luften, gör den ledande, vilket gör att ström kan läcka från ledaren till luften i form av joner . I mycket högspänningsledningar och utrustning för elektrisk kraft leder corona till ett ekonomiskt betydande slöseri med kraft och kan försämra hårdvaran från dess ursprungliga tillstånd. I enheter som elektrostatiska generatorer , Marx-generatorer och TV-apparater av tubtyp kan strömbelastningen som orsakas av koronaläckage minska spänningen som produceras av enheten, vilket gör att den inte fungerar. Coronas producerar också skadlig och frätande ozongas , som kan orsaka åldrande och sprödhet hos närliggande strukturer som isolatorer. Gaserna skapar en hälsorisk för arbetare och lokala invånare. Av dessa skäl anses koronaurladdning vara oönskad i de flesta elektriska apparater.
Hur de fungerar
Koronaurladdningar inträffar endast när det elektriska fältet (potentialgradienten) vid ledarnas yta överstiger ett kritiskt värde, den dielektriska styrkan eller den störande potentialgradienten för luft. Det är ungefär 30 kV/cm vid havsnivån men minskar när atmosfärstrycket minskar. Därför är coronaurladdningen mer ett problem på höga höjder. Det elektriska fältet vid en ledare är störst där krökningen är skarpast, vilket innebär att koronaurladdning sker först vid skarpa punkter, hörn och kanter.
Terminalerna på utrustning med mycket hög spänning är ofta utformade med rundade former med stor diameter som kulor och toruser som kallas koronalock , för att undertrycka koronabildning. Vissa delar av högspänningskretsar har hårdvara med exponerade skarpa kanter eller hörn, såsom fästpunkter där ledningar eller samlingsskenor är anslutna till isolatorer; koronalock och ringar installeras vanligtvis vid dessa punkter för att förhindra koronabildning.
Koronaringen är elektriskt ansluten till högspänningsledaren och omger punkterna där korona skulle bildas. Eftersom ringen har samma potential som ledaren, minskar närvaron av ringen potentialgradienten vid ytan av ledaren under den störande potentialgradienten, vilket förhindrar att korona bildas på metallpunkterna.
Betygsringar
En mycket liknande relaterad enhet, som kallas en graderingsring , används också på högspänningsutrustning. Graderingsringar liknar koronaringar, men de omger isolatorer snarare än ledare. Även om de också kan tjäna till att undertrycka korona, är deras huvudsakliga syfte att minska potentialgradienten längs isolatorn, vilket förhindrar för tidigt elektriskt genombrott .
Potentialgradienten (det elektriska fältet) över en isolator är inte enhetlig utan är högst i änden bredvid högspänningselektroden. Om den utsätts för en tillräckligt hög spänning kommer isolatorn att gå sönder och bli ledande i den änden först. När en del av isolatorn i änden har gått sönder elektriskt och blivit ledande, appliceras full spänning över den återstående längden, så genombrottet kommer snabbt att gå från högspänningsänden till den andra, och en överslagsbåge startar. Därför kan isolatorer stå emot betydligt högre spänningar om potentialgradienten vid högspänningsänden reduceras.
Graderingsringen omger änden av isolatorn bredvid högspänningsledaren. Det minskar gradienten i slutet, vilket resulterar i en jämnare spänningsgradient längs isolatorn, vilket gör att en kortare, billigare isolator kan användas för en given spänning. Graderingsringar minskar också åldrande och försämring av isolatorn som kan uppstå i högspänningsänden på grund av det höga elektriska fältet där.
I apparater med mycket hög spänning som Marx-generatorer och partikelacceleratorrör har isolerande pelare ofta många metallringar som är jämnt fördelade längs sin längd. Dessa är sammanlänkade av en spänningsdelarkedja av högvärdiga motstånd så det är lika spänningsfall från varje ring till nästa. Detta delar upp potentialskillnaden jämnt längs pelaren så att det inte finns några höga fältfläckar, vilket resulterar i minsta belastning på isolatorerna.
Används
Corona-ringar används på extremt högspänningsapparater som Van de Graaff-generatorer , Cockcroft-Walton-generatorer och partikelacceleratorer , såväl som elektriska kraftöverföringsisolatorer , bussningar och ställverk. Tillverkare föreslår en koronaring på ledningsänden av isolatorn för transmissionsledningar över 230 kV och på båda ändarna för potentialer över 500 kV. Coronaringar förlänger livslängden på isolatorytor genom att undertrycka effekterna av koronaurladdning.
Corona-ringar kan också installeras på isolatorerna på antenner till högeffektsradiosändare . De ökar dock kapacitansen hos isolatorerna.
