اثر یا پدیده کرونا -بخش اول

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز، کرونا پدیده‌ای است که در خطوط انتقال برق و به شکل هاله‌ای نورانی و معمولاً بنفش در اطراف هادی‌ها تشکیل می‌شود. در این آموزش با پدیده کرونا آشنا می‌شویم.

اثر یا تخلیه کرونا چیست؟

وقتی یک اختلاف پتانسیل متناوب به دو هادی اعمال شود که نسبت به قطرشان فاصله زیادی از هم دارند، در صورتی که اندازه ولتاژ کم باشد، تغییری در شرایط جوّی هوای احاطه‌کننده سیم‌ها به وجود نخواهد آمد. اما اگر اندازه ولتاژ اعمالی از یک مقدار معین، یعنی ولتاژ مخرب بحرانی (Critical Disruptive Voltage)، عبور کند، هادی‌ها با یک هاله یا نور بنفش ضعیف احاطه می‌شوند که کرونا (Corona) نام دارد.

پدیده کرونا با یک صدای وز وز، تولید اوزون، تلفات توان و تداخل رادیویی همراه است. وقتی ولتاژ زیاد شود، هاله بزرگتر و درخشان‌تر می‌شود و منجر به صدا، تلفات توان و نویز رادیویی بیشتر خواهد شد. پدیده کرونا یا تخلیه کرونا در خطوط انتقال و سیستم قدرت به این صورت تعریف می‌شود: «پدیده هاله بنفش، صدای وز وز و تولید گاز اوزون در خطوط انتقال هوایی به عنوان کرونا شناخته می‌شود.»

اگر هادی‌ها صیقلی و صاف باشند، هاله کرونا در طول هادی به صورت یکنواخت خواهد بود، در غیر این صورت برخی نقاط درخشان‌تر به نظر می‌رسند. وقتی ولتاژ DC باشد، ظاهر شدن پدیده کرونا در دو سیم تفاوت خواهد داشت. در اطراف سیم مثبت تابش یکنواخت وجود دارد، در حالی که درخشش حول هادی منفی با لکه‌هایی همراه است.


تفاوت کرونا و اثر پوستی

تفاوت اثر کرونا و اثر پوستی به صورت زیر است:


همان‌طور که گفتیم، کرونا یک اثر هاله بنفش، همراه با صدای وز وز و تولید گاز اوزون، تلف توان و تداخل رادیویی در سیستم قدرت است.

اثر پوستی

اثر پوستی یک رفتار از جریان متناوب برای شارش در سطح (یا لایه خارجی) یک هادی به جای هسته سیم در خطوط انتقال است.

در این حالت، چگالی جریان در نزدیکی سطح سیم یا هادی بزرگ‌تر است و در عمق‌های بزرگ‌تر هادی که منجر به افزایش مقاومت هادی می‌شود کاهش می‌یابد. بنابراین، تلفات توان کلی در سیستم قدرت (به طور کلی خطوط انتقال) افزایش پیدا می‌کند.

شکل زیر تفاوت کرونا و اثر پوستی را نشان می‌دهد.


تشکیل کرونا

به دلیل وجود پرتو‌های کیهانی، پرتو‌های فرابنفش و رادیواکتیویته، همواره مقداری یونیزاسیون در هوا وجود دارد. بنابراین، در شرایط عادی، هوای اطراف هادی‌ها تعدادی ذرات یونیزه شده (یعنی الکترون‌های آزاد و یون‌های ve+) و مولکول‌های خنثی دارد.

وقتی یک اختلاف پتانسیل بین هادی‌ها اعمال شود، گرادیان پتانسیل در هوا تشکیل می‌شود که مقدار ماکزیمم آن در سطوح هادی است. تحت تأثیرات گرادیان پتانسیل، الکترون‌های آزاد موجود سرعت بیشتری به دست می‌آورند. هرچه ولتاژ اعمالی بیشتر شود، گرادیان پتانسیل بزرگ‌تر شده و سرعت الکترون‌های آزاد نیز بیشتر می‌شود.

هنگامی که گرادیان پتانسیل سطح هادی به حدود ۳۰ کیلوولت بر سانتی‌متر (حداکثر مقدار) برسد، سرعت الکترون‌های آزاد برای برخورد با مولکول‌های خنثی، و نیرو برای جدا کردن یک یا چند الکترون از آن به اندازه کافی خواهد بود.

این فرایند، یک یون دیگر و یک یا چند الکترون آزاد را تولید خواهد کرد که به نوبه خود شتاب می‌گیرند تا به مولکول‌های خنثای دیگر برخورد و یون‌های دیگری تولید کنند. در نتیجه، روند یونیزاسیون تجمعی خواهد بود. نتیجه این یونیزاسیون تشکیل کرونا یا جرقه بین هادی‌ها است.