什么是电晕?
电晕(Corona)是一种在高压电场作用下,导体周围空气发生电离而产生的物理现象,以下从产生原理、表现形式、影响因素、危害与利用几个方面为你详细介绍:当导体表面的电场强度超过周围空气的击穿场强(约30kV/cm)时,空气中的分子会被电离,形成自由电子和正离子。这些自由电子在强电场的作用下加速运动,与其他中性分子碰撞,产生更多的电子和离子,形成电子崩。随着电子崩的发展,最终导致空气局部击穿,产生放电现象,即电晕放电。
可见现象:在黑暗环境中,可以看到导体周围有蓝色的晕光,并伴有“滋滋”的放电声。这是因为电晕放电过程中,电子与气体分子碰撞激发气体分子发光,同时离子在电场中运动与空气分子碰撞产生声音。
电学现象:电晕放电会产生电晕电流,其大小与电压、电极形状、气体性质等因素有关。电晕电流的存在会导致功率损耗,增加输电线路的能量消耗。
尖锐的电极更容易产生电晕放电。例如,输电线路中的导线如果表面有毛刺或形状不规则,电场强度会在这些部位集中,从而更容易引发电晕。相反,光滑、圆润的电极表面电场分布较为均匀,电晕放电的可能性相对较小。
电压越高,导体表面的电场强度越大,越容易超过空气的击穿场强,从而产生电晕放电。因此,在高压输电线路和高压电气设备中,电晕现象更为常见。
同气体的击穿场强不同,空气的湿度、密度等也会影响电晕的产生。在潮湿的空气中,由于水蒸气的存在,空气的击穿场强会降低,更容易发生电晕放电。
能量损耗:电晕放电会导致电能转化为热能、光能和声能等形式散失,增加输电线路的功率损耗,降低输电效率。据统计,高压输电线路的电晕损耗可占总输电损耗的相当比例。
电磁干扰:电晕放电会产生高频电磁波,对周围的通信设备、电子设备等产生干扰,影响其正常运行。例如,电晕放电产生的无线电干扰可能会干扰广播、电视信号的接收,导致信号质量下降。
设备损坏:长期的电晕放电会使导体表面的绝缘材料老化、损坏,缩短设备的使用寿命。同时,电晕放电产生的高温和化学活性物质还可能腐蚀导体和绝缘子,进一步影响设备的安全运行。
利用电晕放电使气体电离,产生大量的离子和电子。这些带电粒子在电场力的作用下向电极运动,并与空气中的灰尘颗粒碰撞,使灰尘颗粒带电。带电的灰尘颗粒在电场力的作用下被吸附到电极上,从而实现除尘的目的。静电除尘器广泛应用于工业废气处理和室内空气净化等领域。
在电晕放电过程中,空气中的氧气分子会被电离和重组,生成臭氧。臭氧具有强氧化性,可用于杀菌消毒、除臭、污水处理等方面。臭氧发生器就是利用电晕放电原理产生臭氧的设备。