Una descarga de cepillo es una descarga disruptiva eléctrica similar a una descarga de corona que tiene lugar en un electrodo al que se le aplica un alto voltaje , incrustado en un fluido no conductor, generalmente aire. Se caracteriza por múltiples chispas luminosas retorcidas, serpentinas de plasma compuestas de moléculas de aire ionizadas , que salen repetidamente del electrodo al aire, a menudo con un sonido crepitante. [1] [2] Las serpentinas se extienden en forma de abanico, dándole la apariencia de un "cepillo".
Las descargas de corona y cepillo a veces se denominan descargas de un electrodo porque ocurren en las proximidades de un solo electrodo y no se extienden hasta el electrodo que lleva voltaje de polaridad opuesta en el circuito, como un arco eléctrico (una descarga de dos electrodos ) lo hace.
- Descarga de corona : se produce en puntos y bordes afilados (radio <1 mm). Es una ionización uniforme ( descarga luminiscente ) visible como un tenue resplandor azul estacionario, que se desvanece a medida que se extiende desde el conductor.
- Descarga del cepillo : se produce en un electrodo curvo (radio entre 5 y 50 mm) [3] en las proximidades de un electrodo plano. Consiste en un canal de ionización corto que se rompe en un abanico de múltiples serpentinas en movimiento que golpean hacia el otro electrodo. Si el electrodo es demasiado afilado, generalmente se producirá una descarga de corona en lugar de una descarga de cepillo.
- Descarga de arco o chispa: una descarga de "dos electrodos" que se produce cuando un canal ionizado se extiende desde un electrodo hasta el otro. [4] Esto permite que fluya una gran corriente, liberando una gran cantidad de energía.
Tanto las descargas de cepillo como de corona representan regiones próximas a los conductores donde, debido al alto voltaje, el aire se ha ionizado y se ha vuelto conductor, lo que permite que la corriente se filtre al aire. Ocurren cuando el campo eléctrico en el conductor excede la rigidez dieléctrica del aire, el "gradiente de potencial disruptivo", aproximadamente 30 kilovoltios por centímetro. A ese voltaje, los electrones en el aire son acelerados por el campo eléctrico a una velocidad lo suficientemente alta como para expulsar otros electrones de las moléculas de gas cuando los golpean, creando iones y electrones adicionales, que continúan ionizando moléculas adicionales en una reacción en cadena. El campo eléctrico es más alto en los puntos afilados del conductor, por lo que las descargas tienden a formarse en estos puntos. Debido a que el campo eléctrico disminuye a medida que aumenta la distancia desde el conductor, eventualmente cae por debajo del valor necesario para la ionización, por lo que las descargas de corona y cepillo tienen una extensión limitada y se localizan cerca del conductor.
Ocurre en muy alta tensión equipos como EHV líneas de transmisión de energía , transmisores de radio y sus antenas , CRT fuentes de alimentación y fuentes de alimentación para equipos científicos como láseres y los aceleradores de partículas , una descarga cepillo representa un grave fallo de aislamiento eléctrico, y puede ser un fuego peligro. Al igual que otros arcos eléctricos , las descargas de las escobillas producen gas ozono , que puede ser nocivo para las personas cercanas en un espacio cerrado y, con el tiempo, puede provocar la fragilización de algunos plásticos. Las bobinas de Tesla que producen descargas de cepillo y descargas de serpentinas se exhiben para entretenimiento en ferias científicas y conciertos de rock.
La capacidad de una descarga eléctrica para provocar una explosión en atmósferas inflamables se mide por la energía efectiva de la descarga. La energía efectiva de las descargas de las escobillas es de 10 a 20 mJ, mucho mayor que la de las descargas en corona de 0,1 mJ. Por lo tanto, las descargas de cepillo se consideran un peligro de explosión, mientras que las descargas de corona no lo son. Las descargas de las escobillas pueden ocurrir desde plásticos aislantes cargados (por ejemplo, polietileno) a un conductor.
Ver también
Referencias
- ^ Kaiser, Kenneth L. (2005). Descarga electrostática . Prensa CRC . págs. 2.73–2.75. ISBN 0849371880.
- ^ Britton, Laurence G. (2010). Evitar los peligros de ignición estática en operaciones químicas . John Wiley. págs. 20-24. ISBN 978-0470935392.
- ^ Kaiser, Kenneth L. (22 de septiembre de 2005). Descarga electrostática . Prensa CRC. ISBN 9780849371882.
Cuando el campo eléctrico cerca de un electrodo con un radio o curvatura entre aproximadamente 5 mm y 50 mm es suficientemente grande (aproximadamente 500 kV / m). Se ven múltiples trayectorias de descarga irregulares que tienen el aspecto de un cepillo. ... Si el electrodo es demasiado afilado, generalmente se producirá una descarga de corona en lugar de una descarga de cepillo.
- ^ Banerjee, Sanjoy (27 de noviembre de 2002). Riesgos industriales y seguridad de las plantas . Prensa CRC. ISBN 9781560320692.
La descarga de chispa ocurre en una explosión repentina que cierra el espacio entre dos superficies conductoras, cada una con un radio de curvatura> 50 mm. Por otro lado, las descargas del cepillo no logran salvar el espacio y ocurren en rápida sucesión, dando la impresión de un cepillo. Las descargas de corona forman una región luminosa alrededor de un conductor y se descargan continuamente para regiones con un radio de curvatura <1 mm.
enlaces externos
- Explosiones y ESD, Niels Jonassen
- Factores de descarga del cepillo