„Koronaentladung“ – Versionsunterschied

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Eine Koronaentladung (lateinisch corona ‚Krone‘, ‚Kranz‘, ‚Ring‘) ist eine elektrische Entladung in einem nicht leitenden Medium, beispielsweise in Luft. Oft kommt sie als Spitzenentladung vor. Sie ist oft mit einer Leuchterscheinung verbunden; daraus erklärt sich ihre Bezeichnung.

In der Natur wird das Phänomen vor allem bei Gewittern als Elmsfeuer bezeichnet und tritt dort beispielsweise an Schiffsmasten oder Turmspitzen auf.

In der Technik wie der elektrischen Energietechnik sind Koronaentladungen meist unerwünscht; sie zählen dort zu den Übertragungsverlusten, und man versucht, sie durch geometrische Gestaltung der elektrischen Leitersysteme zu reduzieren.

Koronaentladungen haben auch technische Nutzanwendungen wie beispielsweise die Koronabehandlung zur elektrochemischen Umwandlung bestimmter Kunststoffarten.

Entstehung

Die Entladung erfordert Ionen als Ladungsträger. Diese können entweder schon vorhanden sein (Plasma), oder sie bilden sich im Medium als Folge von Feldionisation, wenn die elektrische Feldstärke hoch genug ist (typische Größenordnung 100 kV/m).

Herrscht die hohe Feldstärke an der Oberfläche der Kathode, so kann außer Feldionisation auch Feldemission von Elektronen mit nachfolgender Stoßionisation beitragen.

Unter geeigneten Bedingungen kann eine Koronaentladung dauerhaft „brennen“. Bei noch weiterer Steigerung der Feldstärke kann sie in einen Spannungsdurchschlag oder einen Lichtbogen übergehen.

Unerwünschte Koronaentladungen

Bei Hochspannungs-Freileitungen stellen Koronaentladungen einen kleineren Teil der Übertragungsverluste dar. Außer Energieverlust bewirken sie Geräusche (Knistern), Funkstörungen und führen zu Aufladungen der Staubteilchen in der Luft. Zu ihrer Verringerung werden Koronaringe angebracht, Freileitungen werden als Bündelleiter (oft zwei bis vier Drähte derselben Phase in geringem Abstand nebeneinander) und mit nicht zu kleinem Durchmesser ausgeführt. Das Auftreten kann mit einer Koronakamera überwacht werden.

Die Entladungen sind auch allgemein unerwünscht bei hochspannungstechnischen Bauteilen wie z. B. Transformatoren und besonders bei Hochspannungsanwendungen, bei denen kein Ozon entstehen soll.

Nutzungen

Eine Koronaentladung kann benutzt werden, um eine Isolatoroberfläche gleichmäßig elektrisch aufzuladen. In Fotokopierern und Laserdruckern zieht die Oberfläche einer Trommel, seltener eines Bandes, zu diesem Zweck nahe an einem quer zur Bewegungsrichtung gespannten Koronadraht vorbei, bevor Belichtung stellenweise die Ladung wieder abfließen lässt.

In Van-de-Graaff-Generatoren dienen Koronaentladungen zur Stabilisierung der Hochspannung, vielfach auch zur Aufladung des Bandes, das die Ladung zur Hochspannungselektrode transportiert.

Weitere Anwendungen sind:

Elektrische Oberflächenbehandlung von Kunststofffolien, Papier und Aluminiumfolien, um diese bedruck- und klebbar zu machen (Koronabehandlung; siehe auch stille elektrische Entladung).
Partikelentfernung aus Luft, aus Abluft industrieller Prozesse oder aus Rauchgasen mit Elektrofiltern
Entfernung von (organischen) Verunreinigungen aus der Abluft von industriellen Prozessen
Luftionisationsgeräte
Ionisationsröhre
Kirlianfotografie
Elektrostatische Antriebe und Strömungsbeeinflussung
Stickstofflaser
Kühlung von elektronischen Bauelementen durch Beschleunigen der abziehenden Luftmoleküle
Bei Tesla-Transformatoren zur Sichtbarmachung der Feldstärke
Plasmahochtöner
Zur Herstellung von Ozon zur Wasseraufbereitung

Literatur

Andreas Küchler: Hochspannungstechnik. 2. Auflage. Springer, ISBN 3-540-21411-9.

Weblinks

Artikel über Koronaentladungen an 1150-kV-Freileitungen (Memento vom 12. August 2011 im Internet Archive) (russisch)

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+Eine '''Koronaentladung''' ({{laS|''corona''}} ‚Krone‘, ‚Kranz‘, ‚Ring‘) ist eine [[elektrische Entladung]] in einem [[Nichtleiter|nicht leitenden]] Medium, beispielsweise in Luft. Oft kommt sie als [[Spitzenentladung]] vor. Sie ist oft mit einer Leuchterscheinung verbunden; daraus erklärt sich ihre Bezeichnung.
-In der [[Elektrotechnik]] wird eine [[elektrische Entladung]], die durch [[Ionisation]] eines [[Fluid]]es entsteht, das einen [[elektrischer Leiter|elektrischen Leiter]] umgibt, als '''Koronaentladung''' bezeichnet. Sie tritt auf, wenn ein elektrisches [[Potentialgefälle]] einen bestimmten Wert überschreitet, aber noch nicht hoch genug ist um eine [[Funkenentladung]] hervorzurufen.
+In der Natur wird das Phänomen vor allem bei [[Gewitter]]n als [[Elmsfeuer]] bezeichnet und tritt dort beispielsweise an Schiffsmasten oder Turmspitzen auf.
-Im engeren Sinne ist die '''Koronaentladung'''  ein spezieller Fall einer [[Plasmaentladung]] in Luft bei Atmosphärendruck.
+In der Technik wie der [[elektrische Energietechnik|elektrischen Energietechnik]] sind Koronaentladungen meist unerwünscht; sie zählen dort zu den [[Übertragungsverlust]]en, und man versucht, sie durch geometrische Gestaltung der elektrischen Leitersysteme zu reduzieren.
-== Einführung ==
+Koronaentladungen haben auch technische Nutzanwendungen wie beispielsweise die [[Koronabehandlung]] zur [[Elektrochemie|elektrochemischen]] Umwandlung bestimmter [[Kunststoff]]arten.
-Im folgenden wird eine Koronaentladung in Luft beschrieben. Verallgemeinert kann aber '''Luft''' jederzeit durch den Begriff '''neutrales Fluid''' ersetzt werden.
+== Entstehung ==
-Eine Korona ist ein Prozess bei dem ein (dauerhafter) Stromfluss durch Luft zwischen zwei Elektroden erzeugt werden kann. Als Ladungsträger wirken dabei Ionen, die durch ein [[Plasma (Physik)|Plasma]] um mindestens eine der Elektroden erzeugt werden.
+[[Datei:National Bureau of Standards high voltage laboratory.png|mini|Koronaentladungen, erkennbar als helle „Büschel“ im oberen Bildbereich, in einem [[Hochspannungslabor]]]]
+Die Entladung erfordert [[Ion]]en als [[Ladungsträger (Physik)|Ladungsträger]]. Diese können entweder schon vorhanden sein ([[Plasma (Physik)|Plasma]]), oder sie bilden sich im Medium als Folge von [[Feldionisation]], wenn die [[elektrische Feldstärke]] hoch genug ist (typische Größenordnung 100&nbsp;k[[Volt|V]]/m).
-Üblicherweise sind diese beiden Elektroden asymmetrisch. Eine besitzt eine große [[Krümmung]] (z. B. eine Nadelspitze oder ein sehr dünner Draht) die andere eine sehr kleine (z.B. eine Platte oder die Erde). Die große Krümmung erzeugt ein so starkes [[elektrisches Feld]], dass die Luftmoleküle ionisiert werden.
+Herrscht die hohe Feldstärke an der Oberfläche der [[Kathode]], so kann außer Feldionisation auch [[Feldemission]] von [[Elektron]]en mit nachfolgender [[Stoßionisation]] beitragen.
-Eine Korona kann ''positiv'' oder ''negativ'' sein. Die Polarität der gekrümmten Elektrode bestimmt die Polarität der Korona. Die physikalischen Eigenschaften einer positiven und einer negativen Korona zeigen beeindruckende Unterschiede. Diese Asymmetrie wird durch den großen Massenunterschied zwischen [[Elektron]]en und [[Ion (Chemie)|Ionen]] hervorgerufen. Bei üblichen atmosphärischen Bedingungen besitzen nur Elektronen die Fähigkeit zur [[Ionisation|Stoßionisation]].
+Unter geeigneten Bedingungen kann eine Koronaentladung dauerhaft „brennen“. Bei noch weiterer Steigerung der Feldstärke kann sie in einen [[Spannungsdurchschlag]] oder einen [[Lichtbogen]] übergehen.
-Eine negative Korona erzeugt in Luft erheblich mehr [[Ozon]] als eine positive Korona.
-== Erscheinungsformen und Anwendungen von Koronaentladungen ==
+== Unerwünschte Koronaentladungen ==
+[[Datei:Koronaentladungen an Hochspannungsleitung.jpg|mini|Koronaentladungen an der 380-kV-[[Hochspannungsleitung]] „[[Albulaleitung]]“ über den [[Albulapass]] ([[Schweiz]]) bei nebeligem Wetter (Langzeitbelichtung 30 Sekunden)]]
+Bei [[Hochspannung]]s-[[Freileitung]]en stellen Koronaentladungen einen kleineren Teil der [[Übertragungsverlust]]e dar. Außer Energieverlust bewirken sie Geräusche (Knistern), Funkstörungen und führen zu Aufladungen der Staubteilchen in der Luft. Zu ihrer Verringerung werden [[Koronaring]]e angebracht, Freileitungen werden als [[Bündelleiter]] (oft zwei bis vier Drähte derselben Phase in geringem Abstand nebeneinander) und mit nicht zu kleinem Durchmesser ausgeführt. Das Auftreten kann mit einer [[Koronakamera]] überwacht werden.
+Die Entladungen sind auch allgemein unerwünscht bei hochspannungstechnischen Bauteilen wie z.&nbsp;B. [[Transformator]]en und besonders bei Hochspannungsanwendungen, bei denen kein [[Ozon]] entstehen soll.
-Koronaentladungen werden bei etlichen industriellen Vorgängen bewusst erzeugt:
+== Nutzungen ==
-* Elektrische Oberflächenbehandlung von Kunststoffolien, Papier und <br />Aluminiumfolien um diese bedruck- und klebbar zu machen.
+[[Datei:Plasma wheel 2 med DSIR2018.jpg|mini|Demonstration: Koronaentladung an einem an Hochspannung gelegten [[Wartenbergrad]]]]
-* Partikelentfernung aus der Luft in [[Klimaanlage]]n
+Eine Koronaentladung kann benutzt werden, um eine Isolatoroberfläche gleichmäßig elektrisch aufzuladen. In [[Fotokopierer]]n und [[Laserdrucker]]n zieht die Oberfläche einer Trommel, seltener eines Bandes, zu diesem Zweck nahe an einem quer zur Bewegungsrichtung gespannten Koronadraht vorbei, bevor Belichtung stellenweise die Ladung wieder abfließen lässt.
+In [[Van-de-Graaff-Generator]]en dienen Koronaentladungen zur Stabilisierung der Hochspannung, vielfach auch zur Aufladung des Bandes, das die Ladung zur Hochspannungselektrode transportiert.
+Weitere Anwendungen sind:
+* Elektrische Oberflächenbehandlung von Kunststofffolien, Papier und Aluminiumfolien, um diese bedruck- und klebbar zu machen ([[Koronabehandlung]]; siehe auch [[stille elektrische Entladung]]).
+* Partikelentfernung aus Luft, aus [[Abluft]] industrieller Prozesse oder aus Rauchgasen mit [[Elektrofilter]]n
 * Entfernung von (organischen) Verunreinigungen aus der Abluft von industriellen Prozessen
+* [[Ionisator|Luftionisationsgeräte]]
-* Fotokopierer ([[Kopiergerät]])
-* [[Luftionisationsgerät]]e
+* [[Ionisationsröhre]]
 * [[Kirlianfotografie]]
 * [[Elektrostatik|Elektrostatische]] Antriebe und Strömungsbeeinflussung
 * [[Stickstofflaser]]
+* [[Kühlung]] von elektronischen Bauelementen durch Beschleunigen der abziehenden Luftmoleküle
+* Bei [[Tesla-Transformator]]en zur Sichtbarmachung der Feldstärke
+* [[Plasmahochtöner]]
+* Zur Herstellung von Ozon zur [[Wasseraufbereitung]]
+== Literatur ==
-Koronaentladungen sind generell unerwünscht bei:
+* {{Literatur
+| Autor = Andreas Küchler
-* [[Freileitung|Hochspannungsfreileitung]]en, wo sie zu Energieverlusten, Geräuschen, Funkstörungen und zur Entstehung von Raumladungswolken mit der Folge der Aufladung der Staubteilchen in der Luft führen;
+| Titel = Hochspannungstechnik
-* Hochspannungsanwendungen bei denen kein Ozon entstehen soll
+| Verlag = Springer | Auflage = 2. | ISBN = 3-540-21411-9 }}
-* Entladungen innerhalb oder außen auf hochspannungstechnischen Bauteilen wie z.B. [[Transformator]]en. Finden diese Entladungen im Inneren z.B. in Hohlräumen zwischen zwei Polen statt werden Sie auch [[Teilentladung]]en genannt.
-Eine Korona kann benutzt werden, um geladene Oberflächen zu erzeugen. Dieser Effekt wird bei Photokopierern und Laserdruckern verwendet. Man kann auch Partikel ([[Feinstaub]]) aus Luftströmen entfernen, indem man diese erst statisch auflädt und dann an einer kammförmigen Elektrode mit entgegengestzter Polarität abscheidet.
-[[Freie Radikale]] und Ionen aus einer Korona können direkt mit Schadstoffen in der Luft zu ungefährlicheren Verbindungen reagieren.
+== Weblinks ==
-Für die Herstellung von [[Ozon]] bei hohen Konzentrationen im industriellen Maßstab ist eine Koronaentladung nur bedingt geeignet; hierfür wird bevorzugt auf die [[Stille elektrische Entladung]] gesetzt.
+* {{Webarchiv|url=http://www.energo-info.ru/images/pdf/Kutuzova.pdf|wayback=20110812223757|text=Artikel über Koronaentladungen an 1150-kV-Freileitungen}} (russisch)
-[[Kategorie:Elektrotechnik]]
+[[Kategorie:Elektromagnetische Störquelle]]
+[[Kategorie:Plasmaphysik]]
+[[ja:放電#コロナ放電（局部破壊放電）]]
-[[en:Corona discharge]]
-[[fi:Korona (suurjännitetekniikka)]]
-[[fr:Effet corona]]
-[[it:Effetto corona]]
-[[ru:Коронный разряд]]