Koronaentladung

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In der Elektrotechnik wird eine elektrische Entladung, die durch Ionisation eines Fluides entsteht, das einen 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.

Im engeren Sinne ist die Koronaentladung ein spezieller Fall einer Plasmaentladung in Luft bei Atmosphärendruck.

[Bearbeiten] Einführung

Im Folgenden wird eine Koronaentladung in Luft beschrieben. Verallgemeinert kann aber Luft jederzeit durch den Begriff neutrales Fluid ersetzt werden.

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 um mindestens eine der Elektroden erzeugt werden.

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.

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 Elektronen und Ionen hervorgerufen. Bei üblichen atmosphärischen Bedingungen besitzen nur Elektronen die Fähigkeit zur Stoßionisation.

Eine negative Korona erzeugt in Luft erheblich mehr Ozon als eine positive Korona.

[Bearbeiten] Erscheinungsformen und Anwendungen von Koronaentladungen

Koronaentladungen werden bei etlichen industriellen Vorgängen bewusst erzeugt:

• Elektrische Oberflächenbehandlung von Kunststofffolien, Papier und Aluminiumfolien um diese bedruck- und klebbar zu machen.
• Partikelentfernung aus der Luft in Klimaanlagen
• Entfernung von (organischen) Verunreinigungen aus der Abluft von industriellen Prozessen
• Fotokopierer (Kopiergerät)
• Luftionisationsgeräte
• Kirlianfotografie
• Elektrostatische Antriebe und Strömungsbeeinflussung
• Stickstofflaser

Koronaentladungen sind generell unerwünscht bei:

• Hochspannungsfreileitungen, wo sie zu Energieverlusten, Geräuschen, Funkstörungen und zur Entstehung von Raumladungswolken mit der Folge der Aufladung der Staubteilchen in der Luft führen;
• Hochspannungsanwendungen, bei denen kein Ozon entstehen soll
• Entladungen innerhalb oder außen auf hochspannungstechnischen Bauteilen wie z.B. Transformatoren. Finden diese Entladungen im Inneren z. B. in Hohlräumen zwischen zwei Polen statt, werden sie auch Teilentladungen genannt.

Eine Korona kann benutzt werden, um geladene Oberflächen zu erzeugen. Dieser Effekt wird bei Fotokopierern und Laserdruckern verwendet. Man kann auch Partikel (Feinstaub) aus Luftströmen entfernen, indem man diese erst statisch auflädt und dann an einer kammförmigen Elektrode mit entgegengesetzter Polarität abscheidet.

Freie Radikale und Ionen aus einer Korona können direkt mit Schadstoffen in der Luft zu ungefährlicheren Verbindungen reagieren.

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.