آیا مچ بند های شارژی برای صنعت الکترونیک مناسب هستند؟
مچ بندهای بی سیم از نظر تئوری از تخلیه تاج برای دفع مقداری الکتریسیته ساکن استفاده می کنند. تخلیه کرونا که به عنوان تخلیه نوک نیز شناخته می شود، به تخلیه الکتریسیته ساکن از نوک یک هادی باردار (معمولاً نیاز به ولتاژ بیش از 1500 ولت) به هوا دارد. با این حال، ولتاژ مورد نیاز برای اتلاف الکتریسیته ساکن در مچ بندهای بی سیم بسیار زیاد است و آنها را برای صنعت الکترونیک نامناسب می کند، زیرا تعداد کمی از قطعات الکترونیکی می توانند ولتاژهای بیش از 1500 ولت را تحمل کنند.
ترشحات کرونا
تخلیه کرونا یک تخلیه موضعی-خودپایدار یک محیط گازی در یک میدان الکتریکی غیریکنواخت-است. این رایج ترین شکل تخلیه گاز است. در نزدیکی یک الکترود نوک تیز با شعاع انحنای زیاد، قدرت میدان الکتریکی موضعی از قدرت میدان یونیزاسیون گاز بیشتر میشود و باعث یونیزاسیون و تحریک و در نتیجه تخلیه تاج میشود. هنگامی که کرونا رخ می دهد، نور درخشانی در اطراف الکترود دیده می شود که با صدای خش خش همراه است. تخلیه کرونا میتواند شکل نسبتاً پایداری از تخلیه یا یک مرحله اولیه در فرآیند تجزیه یک شکاف میدان الکتریکی غیریکنواخت باشد.
مکانیسم تشکیل تخلیه تاج بسته به قطبیت الکترود نوک، عمدتاً به دلیل تفاوت در تجمع و توزیع بار فضایی در طول تخلیه کرونا متفاوت است. تحت ولتاژ DC، تخلیه تاج منفی و مثبت، بار فضایی را در نزدیکی الکترود نوک جمع میکند. در تخلیه منفی تاج، پس از اینکه الکترون ها تحت یونیزاسیون برخوردی قرار گرفتند، از الکترود نوک دور می شوند و یون های منفی تشکیل می دهند، در حالی که یون های مثبت در نزدیکی سطح الکترود تجمع می یابند. با تشدید میدان الکتریکی، یونهای مثبت به داخل الکترود کشیده میشوند و در نتیجه جریان تاج پالسی ایجاد میشود، در حالی که یونهای منفی در فضای بینابینی منتشر میشوند. این فرآیند تکرار می شود و چرخه دیگری از یونیزاسیون و حرکت ذرات باردار را آغاز می کند. این چرخه ادامه می یابد و در نتیجه جریان های تاج پالسی متعددی ایجاد می شود. این پدیده توسط جی دبلیو تریچر در سال 1938 کشف شد و به پالس تریچر معروف است. اگر ولتاژ همچنان به افزایش خود ادامه دهد، فرکانس پالس و دامنه جریان تاج افزایش می یابد و به یک تخلیه درخشش منفی تبدیل می شود. افزایش بیشتر ولتاژ منجر به تخلیه جریان منفی می شود که به دلیل شکل آن به عنوان تخلیه پر یا تخلیه قلم مو نیز شناخته می شود. هنگامی که تخلیه جریان منفی به سمت الکترود مخالف ادامه می یابد، منجر به تخلیه جرقه می شود که باعث می شود کل شکاف از بین برود. تخلیه تاج مثبت همچنین یونهای مثبتی را در نزدیکی الکترود نوک نشان میدهد، اما این یونها به طور مداوم به فضای شکاف دفع میشوند، در حالی که الکترونها به داخل الکترود جذب میشوند و به طور مشابه یک جریان پالسی تاج تکراری را تشکیل میدهند. با ادامه افزایش ولتاژ، تخلیه جریان رخ می دهد که می تواند منجر به خرابی شکاف شود.
فرآیند تخلیه تاج AC در فرکانس توان اساساً مانند تاج مثبت و منفی DC در طول نیمههای{0}} مثبت و منفی است. جریان تاج فرکانس توان با ولتاژ هم فاز است که منعکس کننده افت توان تاج است. در کاربردهای مهندسی، رابطه بین ولتاژ اعمال شده و مقدار بار تاج اغلب برای نشان دادن ویژگیهای کرونا استفاده میشود که به عنوان مشخصه ولت-کولن تاج شناخته میشود. در واقعیت، شرایط سطحی هادی، مانند آسیب، قطرات باران و رسوبات، به راحتی می توانند باعث تخلیه کرونا شوند.
تخلیه کرونا تأثیرات مختلفی در حوزه فناوری مهندسی دارد. تخلیه کرونا در هادی های خط انتقال ولتاژ بالا و ولتاژ فوق العاده بالا در سیستم های قدرت می تواند باعث از دست دادن برق کرونا، تداخل رادیویی، تداخل تلویزیونی و تداخل نویز شود. هنگام طراحی مدارها، سطح مقطع کافی رسانا باید انتخاب شود، یا باید از هادی های شکاف برای کاهش میدان الکتریکی سطحی هادی ها استفاده شود تا از تخلیه تاج جلوگیری شود. برای تجهیزات الکتریکی ولتاژ بالا، تخلیه کرونا به تدریج به عملکرد عایق تجهیزات آسیب می رساند. تحت شرایط خاص، بار فضایی تخلیه تاج نیز می تواند قدرت شکست شکاف را افزایش دهد. هنگامی که رعد و برق یا اضافه ولتاژ سوئیچینگ در خط رخ می دهد، دامنه اضافه ولتاژ می تواند به دلیل از دست دادن کرونا ضعیف شود. تخلیه کرونا را می توان برای حذف الکترواستاتیک گرد و غبار، تصفیه فاضلاب، تصفیه هوا و غیره استفاده کرد. تخلیه کرونا از اجسام نوک تیز مانند درختان روی زمین تحت تأثیر میدان الکتریکی زمین، پیوند مهمی در تعادل الکتریکی جو است. تخلیه کرونا بر روی قطرات آبی که روی سطح اقیانوس پاشیده میشود، میتواند تولید مواد آلی در اقیانوس را افزایش دهد و همچنین ممکن است یکی از اشکال تخلیه موثر برای پیش{13}}ساخت اسیدهای آمینه در جو باستانی زمین باشد. تخلیه کرونا از نظر فنی یک موضوع تحقیقاتی مهم برای کاربردهای مختلف است.