En ingeniería eléctrica , un anillo de corona , más correctamente denominado anillo anticorona , es un toroide de material conductor , generalmente metal, que se fija a un terminal u otra pieza de hardware irregular de un equipo de alto voltaje . El propósito del anillo de corona es distribuir el gradiente del campo eléctrico y reducir sus valores máximos por debajo del umbral de corona, evitando la descarga de corona . Los anillos de corona se utilizan en aisladores y cuadros de distribución de energía de muy alto voltaje , y en aparatos de investigación científica que generan altos voltajes. Un dispositivo relacionado muy similar, el anillo de clasificación , se utiliza alrededor de los aisladores.
La descarga de corona es una fuga de corriente eléctrica en el aire adyacente a los conductores de alto voltaje. A veces es visible como un brillo azul tenue en el aire junto a las puntas afiladas de los equipos de alto voltaje. El alto campo eléctrico ioniza el aire, lo que lo vuelve conductor y permite que la corriente se escape del conductor al aire en forma de iones . En líneas y equipos de transmisión de energía eléctrica de muy alto voltaje, la corona genera un desperdicio de energía económicamente significativo y puede deteriorar el hardware de su estado original. En dispositivos como generadores electrostáticos , generadores Marx y televisores de tubo, la carga de corriente causada por la fuga de corona puede reducir el voltaje producido por el dispositivo, lo que provoca su mal funcionamiento. Las coronas también producen gas ozono nocivo y corrosivo , que puede causar envejecimiento y fragilidad de las estructuras cercanas, como los aisladores. Los gases crean un peligro para la salud de los trabajadores y los residentes locales. Por estas razones, la descarga de corona se considera indeseable en la mayoría de los equipos eléctricos.
Las descargas de corona solo se producen cuando el campo eléctrico (gradiente de potencial) en la superficie de los conductores supera un valor crítico, la rigidez dieléctrica o gradiente de potencial disruptivo del aire. Es de aproximadamente 30 kV/cm al nivel del mar, pero disminuye cuando disminuye la presión atmosférica. Por lo tanto, la descarga de corona es un problema mayor a grandes altitudes. El campo eléctrico en la superficie de un conductor es mayor donde la curvatura es más pronunciada, por lo que la descarga de corona se produce primero en puntos, esquinas y bordes afilados.
Los terminales de los equipos de muy alta tensión suelen estar diseñados con formas redondeadas de gran diámetro, como bolas y toros, denominados tapas de corona , para evitar la formación de corona. Algunas partes de los circuitos de alta tensión tienen hardware con bordes o esquinas afilados expuestos, como los puntos de conexión donde los cables o las barras colectoras se conectan a los aisladores; las tapas y anillos de corona suelen instalarse en estos puntos para evitar la formación de corona.
El anillo de corona está conectado eléctricamente al conductor de alto voltaje y rodea los puntos donde se formaría la corona. Dado que el anillo tiene el mismo potencial que el conductor, su presencia reduce el gradiente de potencial en la superficie del conductor por debajo del gradiente de potencial disruptivo, lo que evita que se forme la corona en los puntos metálicos.
En los equipos de alta tensión también se utiliza un dispositivo muy similar, llamado anillo de graduación . Los anillos de graduación son similares a los anillos de corona, pero rodean a los aislantes en lugar de a los conductores. Aunque también pueden servir para suprimir la corona, su principal finalidad es reducir el gradiente de potencial a lo largo del aislante, evitando una ruptura eléctrica prematura .
El gradiente de potencial (campo eléctrico) a través de un aislante no es uniforme, sino que es más alto en el extremo próximo al electrodo de alto voltaje. Si se somete a un voltaje lo suficientemente alto, el aislante se romperá y se volverá conductor primero en ese extremo. Una vez que una sección del aislante en el extremo se ha roto eléctricamente y se ha vuelto conductora, se aplica todo el voltaje a lo largo del resto de la longitud, por lo que la ruptura progresará rápidamente desde el extremo de alto voltaje al otro, y se iniciará un arco eléctrico. Por lo tanto, los aislantes pueden soportar voltajes significativamente más altos si se reduce el gradiente de potencial en el extremo de alto voltaje.
El anillo de graduación rodea el extremo del aislador junto al conductor de alta tensión. Reduce el gradiente en el extremo, lo que da como resultado un gradiente de tensión más uniforme a lo largo del aislador, lo que permite utilizar un aislador más corto y más barato para una tensión determinada. Los anillos de graduación también reducen el envejecimiento y el deterioro del aislador que puede producirse en el extremo de alta tensión debido al alto campo eléctrico que hay allí.
En aparatos de muy alta tensión, como los generadores Marx y los tubos de los aceleradores de partículas , las columnas aislantes suelen tener muchos anillos de clasificación de metal espaciados uniformemente a lo largo de su longitud. Estos están unidos por una cadena divisora de tensión de resistencias de alto valor, de modo que hay una caída de tensión igual de cada anillo al siguiente. Esto divide la diferencia de potencial de manera uniforme a lo largo de la columna, de modo que no hay puntos de campo alto, lo que da como resultado la menor tensión en los aisladores.
Los anillos de corona se utilizan en aparatos de voltaje extremadamente alto, como generadores Van de Graaff , generadores Cockcroft-Walton y aceleradores de partículas , así como en aisladores, bujes y cuadros eléctricos de transmisión de energía eléctrica . Los fabricantes sugieren un anillo de corona en el extremo de la línea del aislador para líneas de transmisión superiores a 230 kV y en ambos extremos para potenciales superiores a 500 kV. Los anillos de corona prolongan la vida útil de las superficies del aislador al suprimir los efectos de la descarga de corona. [1]
Los anillos de corona también se pueden instalar en los aisladores de las antenas de los transmisores de radio de alta potencia . [2] Sin embargo, aumentan la capacitancia de los aisladores. [3]