Zagrożenia i charakterystyka wyładowań koronowych w silnikach wysokiego napięcia

Zagrożenia i charakterystyka wyładowań koronowych silników wysokiego napięcia

W procesie produkcyjnym silników wysokiego napięcia, jeśli sama konstrukcja izolacji ulegnie uszkodzeniu lub w procesie produkcyjnym wystąpią problemy z nawijaniem, kształtowaniem lub mocowaniem końcówek cewek, takie problemy są łatwe do wystąpienia.

Pole elektryczne na powierzchni izolowanej cewki na końcu uzwojenia stojana silnika wysokiego napięcia i części karbowej w promieniowym kanale wentylacyjnym jest duże i nierównomiernie rozłożone, a gdy lokalne natężenie pola osiąga krytyczne natężenie pola, gaz jest lokalnie zjonizowany lub elektrony zderzają się i są uwalniane, tworząc ciągłą reakcję łańcuchową wyładowania „kolapsu elektronów”. W tym momencie na powierzchni zjonizowanej cewki izolacyjnej pojawia się niebieska fluorescencja, czyli zjawisko elektryczności. Korona powoduje efekty termiczne oraz tlenki ozonu i azotu, które uszkadzają izolację.

Kiedy warstwa powierzchniowa termoutwardzalnej cewki izolacyjnej stojana i ścianka rowka mają słaby kontakt lub są niestabilne i tworzą się kanały, z powodu oscylacji siły elektromagnetycznej, punkt styku zostaje natychmiast oddzielony, powodując wyładowanie iskry elektrycznej w zbiorniku, tak że lokalnie wzrasta temperatura, sięgająca setek do tysięcy stopni Celsjusza, powierzchnia izolacji ulega poważnej korozji galwanicznej, powodując w bardzo krótkim czasie dzioby i plamy o średnicy do 1 mm i większej, a część elektrokorozyjna zmienia się pod wpływem wibracji i warunków kontaktowych, a nie regularne zmiany skutkujące awarią izolacji.

W porównaniu do innych materiałów izolacyjnych powietrze jest bardziej podatne na wyładowania koronowe. Dlatego kluczem do kontroli jest proces owijania cewki silnika wysokiego napięcia, dokręcania końcówek i zanurzania.

Jakie są cechy wyładowań koronowych?

Podczas testu i pracy silnika wysokonapięciowego czasami słychać „syczący” dźwięk, który nazywamy dźwiękiem wyładowania koronowego.

Wyładowanie koronowe charakteryzuje się „syczącym” dźwiękiem, czasem słabym blaskiem: wyładowanie ładunkowe występuje, gdy na przewodniku znajduje się końcówka o małym promieniu krzywizny. Wyładowanie koronowe może, ale nie musi, być skierowane w określonym kierunku.

Kiedy prąd jest rozładowywany, natężenie pola w pobliżu końcówki jest silne, gaz w pobliżu końcówki ulega jonizacji, a ładunek może opuścić przewodnik; Natężenie pola z dala od końcówki jest znacznie osłabione, a jonizacja jest niepełna, dlatego można wytworzyć jedynie niewielki prąd.

Wyładowanie koronowe może mieć charakter ciągły lub nieciągły. Gęstość energii wyładowania koronowego jest znacznie mniejsza niż wyładowania iskrowego. W niektórych przypadkach, jeśli potencjał końcówki przewodnika zostanie zwiększony, korona przekształca się w iskrę prowadzącą do innego obiektu.

Stopień nierównomierności pola elektrycznego wymaganego do wytworzenia korony ma wiele wspólnego z rodzajem gazu. W gazie ujemnym wyładowanie koronowe występuje, gdy elektroda jest płaszczyzną kuli, a szczelina między elektrodami ma promień kuli. I odwrotnie, jeśli gaz nie jest elektroujemny, wyładowanie koronowe nie jest generowane.

Polaryzacja wyładowania koronowego jest określona przez polaryzację elektrody o małym promieniu krzywizny. Jeśli elektroda o małym promieniu krzywizny ma potencjał dodatni, następuje dodatnie wyładowanie koronowe i odwrotnie. Ponadto wyładowania koronowe można również podzielić na korony prądu stałego, korony prądu przemiennego i korony o wysokiej częstotliwości, w zależności od rodzaju dostarczanego napięcia. W zależności od liczby obecnych elektrod koronowych dzieli się ją na koronę jednobiegunową, koronę dwubiegunową i koronę wielobiegunową.