کد خبر: ۳۸۷۸۱
تاریخ انتشار: ۱۳:۳۷ - ۲۴ مرداد ۱۳۹۸
اثر یا تخلیه کرونا پدیده‌ای است که از تخلیه جزئی در هوا (یا هر سیال دیگر) در اثر یونیزاسیون محیطی ایجاد می‌شود که یک هادی دارای جریان الکتریکی در آن قرار دارد و گرادیان میدان الکتریکی برای یونیزه کردن محیط به اندازه کافی است.
سرویس آموزش و آزمون برق نیوز،
 
مدل ریاضی اثر کرونا

اثر یا تخلیه کرونا پدیده‌ای است که از تخلیه جزئی در هوا (یا هر سیال دیگر) در اثر یونیزاسیون محیطی ایجاد می‌شود که یک هادی دارای جریان الکتریکی در آن قرار دارد و گرادیان میدان الکتریکی برای یونیزه کردن محیط به اندازه کافی است (اما به اندازه شکست الکتریکی یا آرک بین دو هادی نیست). این پدیده که با یک هاله (غالباً به رنگ طیف آبی/بنفش) ظاهر می‌شود، اغلب در خطوط هوایی و وقتی فاصله بین هادی‌ها بسیار بزرگ‌تر از قطر آن‌ها باشد، در نزدیکی عایق‌های کرنش و آویزی رخ می‌دهد.

عموماً برای هادی‌های موازی در هوا اثر کرونا زمانی رخ می‌دهد که D/r کوچکتر از 0.85 باشد که  D/r که باشد، که در آن، r. شعاع هادی و D. فاصله بین آن‌ها است.

وقتی پدیده کرونا را مطالعه می‌کنیم، باید حداقل مقدار ولتاژ بین فاز‌ها یا بین یک فاز و خنثی (یا زمین) را که در آن‌ها اثر کرونا رخ می‌دهد محاسبه کنیم.

این ولتاژ، ولتاژ مخرب بحرانی (Critical Disruptive Voltage) یا ولتاژ بحرانی نام دارد و اگر r. (برحسب سانتی‌متر) شعاع هادی، d. (برحسب سانتی‌متر) فاصله بین هادی و خنثی (یا زمین) و U. (برحسب ولت) گرادیان میدان الکتریکی E. (با نماد gradE) باشند، ولتاژ بحرانی G.
با معادله زیر محاسبه می‌شود:

اثر یا تخلیه کرونا -بخش دوم
 
که در آن، نماد ln معرف لگاریتم طبیعی است.

برای آنکه اثر کرونا رخ دهد، لازم است مقدار G. بزرگ‌تر یا مساوی ولتاژ بحرانی هوا در فشار جوّ (۱.۰۱۳۲۵×۱۰۵Pa=۱atm=۷۶۰mmHg) و دمای ۲۵∘C باشد که برابر با ۳۰kV/cmاست.

با مشخص بودن مقدار G۰، مقدار gradE که از شرایط بالا تبعیت می‌کند، مقدار ولتاژ مخرب بحرانی (Uc) با معادله زیر محاسبه می‌شود:

اثر یا تخلیه کرونا -بخش دوم
 
در شرایط مختلف دمایی و فشار جوّی، چگالی هوا نیز متفاوت خواهد بود. بنابراین، تغییرات را می‌توان با عامل δ. که برای یک فشار P. (برحسب پاسکال) و دمای θ.

(برحسب درجه سانتی‌گراد) و با معادله زیر محاسبه کرد:

اثر یا تخلیه کرونا -بخش دوم

اگر G۰′مقدار gradE متناظر با شرایط جوّی جدید باشد، مقدار آن با رابطه زیر به دست می‌آید:

اثر یا تخلیه کرونا -بخش دوم

بنابراین، مقدار بحرانی ولتاژ مخرب (Uc′) با معادله زیر محاسبه می‌شود:

اثر یا تخلیه کرونا -بخش دوم
 
با توجه به نامنظم بودن سطح هادی و بیان نامنظمی با ضریب m۰، مقدار Uc′به صورت زیر در خواهد آمد:

اثر یا تخلیه کرونا -بخش دوم
 
معمولاً مقادیر m۰را به صورت زیر در نظر می‌گیریم:

m۰=۱برای هادی‌های صیقلی
m۰=۰.۹۲تا m۰=۰.۹۸ برای هادی‌های کثیف
m۰=۰.۸تا m۰=۰.۸۷ برای هادی‌های رشته‌ای

یک مقدار دیگر که برای مشخص کردن اثر کرونا مورد استفاده قرار می‌گیرد، ولتاژ بحرانی دیداری یا قابل رؤیت (Visual Critical Voltage) است که با Uvنمایش داده می‌شود و حداقل ولتاژ بین یک فاز و خنثی (یا زمین) برای آن حالتی است که اثر کرونا در کل هادی رخ داده است. این ولتاژ با فرمول تجربی زیر محاسبه می‌شود:

اثر یا تخلیه کرونا -بخش دوم
 
ضریب mvهمچنین سنجشی از نامنظمی هادی است و مقادیر زیر را برای آن داریم:

mv=۱برای هادی‌های صیقلی
mv=۰.۷۲تا mv=۰.۸۲برای هادی‌های ناهموار

یک مقدار دیگر که هنگام مطالعه اثر کرونا باید بررسی شود، تلفات ناشی از آن است. این تلفات با در نظر گرفتن مقدار مؤثر Uc
برحسب کیلوولت، ولتاژ مؤثر نامی U.

شبکه برحسب کیلوولت و فرکانس نامی شبکه برحسب هرتز با معادله زیر قابل محاسبه است:

اثر یا تخلیه کرونا -بخش دوم
 
اصطلاحات مهم مربوط به کرونا

پدیده کرونا نقش مهمی در طراحی خطوط انتقال هوایی دارد. به همین دلیل، بهتر است که با اصطلاحات مورد استفاده در تحلیل اثر کرونا آشنا شویم.

ولتاژ مخرب بحرانی

ولتاژ مخرب بحرانی (Critical Disruptive Voltage) حداقل ولتاژ فاز به خنثایی است که در آن کرونا رخ می‌دهد. دو هادی به شعاع r. برحسب سانتی‌متر و با فاصله d. برحسب سانتی‌متر از هم را در نظر بگیرید. اگر V. ولتاژ فاز به خنثی باشد، آنگاه گرادیان ولتاژ در سطح هادی به صورت زیر خواهد بود:

اثر یا تخلیه کرونا -بخش دوم

برای آنکه کرونا تشکیل شود، مقدار g. باید برابر با قدرت شکست هوا باشد. قدرت شکست هوا در فشار ۷۶cmHg و دمای ۲۵∘C برابر با ۳۰kV/cm (ماکزیمم) یا ۲۱.۲kV/cm (مؤثر) است و با g۰نشان داده می‌شود.

اگر Vcولتاژ فاز به خنثای لازم تحت این شرایط باشد، آنگاه داریم:

اثر یا تخلیه کرونا -بخش دوم

که در آن، g۰قدرت شکست هوا در فشار ۷۶cmHg و دمای ۲۵∘C و برابر با ۳۰kV/cm (ماکزیمم) یا ۲۱.۲kV/cm (مؤثر) است.

بنابراین، ولتاژ مخرب بحرانی برابر خواهد بود با:

اثر یا تخلیه کرونا -بخش دوم

عبارت بالا برای ولتاژ مخرب، تحت شرایط استاندارد، یعنی فشار ۷۶cmHgو دمای ۲۵∘C است. اگر این شرایط تغییر کند، چگالی هوا نیز تغییر کرده و در نتیجه، مقدار g۰تغییر خواهد کرد.

مقدار g۰رابطه مستقیمی با چگالی هوا دارد. بنابراین، قدرت شکست هوا در فشار b. (برحسب سانتی‌متر جیوه) و در دمای t. (برحسب درجه سانتی‌گراد) برابر با δ. بوده و به صورت زیر تعریف می‌شود:

اثر یا تخلیه کرونا -بخش دوم

تحت شرایط استاندارد، مقدار δ=۱ را داریم. ولتاژ مخرب بحرانی را می‌توان به صورت زیر نوشت:

اثر یا تخلیه کرونا -بخش دوم

همچنین، یک تصحیح باید برای شرایط سطح هادی انجام داد. این تصحیح، ضریب نامنظمی m۰است که در این صورت ولتاژ مخرب بحرانی را می‌توان به صورت زیر نوشت:

اثر یا تخلیه کرونا -بخش دوم

که در آن، َ. m۰به صورت زیر خواهد بود:

برای هادی‌های صیقلی، برابر با ۱
برای هادی‌های کثیف، بین ۰.۹۲تا ۰.۹۸
برای هادی‌های رشته‌ای، ۰.۸تا ۰.۸۷


ارسال نظر قوانین ارسال نظر
لطفا از نوشتن با حروف لاتین (فینگلیش) خودداری نمایید.
از ارسال دیدگاه های نا مرتبط با متن خبر، تکرار نظر دیگران، توهین به سایر کاربران و ارسال متن های طولانی خودداری نمایید.
لطفا نظرات بدون بی احترامی، افترا و توهین به مسئولان، اقلیت ها، قومیت ها و ... باشد و به طور کلی مغایرتی با اصول اخلاقی و قوانین کشور نداشته باشد.
در غیر این صورت، «برق نیوز» مطلب مورد نظر را رد یا بنا به تشخیص خود با ممیزی منتشر خواهد کرد.
نام:
ایمیل:
* نظر:
وضعیت انتشار و پاسخ به ایمیل شما اطلاع رسانی میشود.
پربازدیدها
برق در شبکه های اجتماعی
اخبار عمومی برق نیوز
عکس و فیلم
پربحث ترین ها
آخرین اخبار