En ingeniería eléctrica , un anillo de corona , más correctamente denominado anillo anti-corona , 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 interruptores y aisladores de transmisión de energía de muy alto voltaje , y en aparatos de investigación científica que generan altos voltajes. Un dispositivo relacionado muy similar, el anillo graduador , se utiliza alrededor de los aisladores.
La descarga de corona es una fuga de corriente eléctrica al aire adyacente a conductores de alto voltaje. A veces es visible como un tenue resplandor azul en el aire junto a puntas afiladas de equipos de alto voltaje. El alto campo eléctrico ioniza el aire, haciéndolo conductor, permitiendo que la corriente se escape del conductor al aire en forma de iones . En equipos y líneas de transmisión de energía eléctrica de muy alto voltaje, la corona produce 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 tipo tubo, la carga de corriente causada por la fuga de corona puede reducir el voltaje producido por el dispositivo, provocando un mal funcionamiento. Las coronas también producen gas ozono nocivo y corrosivo , que puede provocar envejecimiento y fragilidad de las estructuras cercanas, como los aisladores. Los gases suponen un peligro para la salud de los trabajadores y de los residentes locales. Por estas razones, la descarga en corona se considera indeseable en la mayoría de los equipos eléctricos.
Las descargas de corona sólo ocurren cuando el campo eléctrico (gradiente de potencial) en la superficie de los conductores excede un valor crítico, la rigidez dieléctrica o el gradiente de potencial disruptivo del aire. Es 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 en altitudes elevadas. El campo eléctrico en la superficie de un conductor es mayor donde la curvatura es más pronunciada, por lo que la descarga en corona se produce primero en puntas, esquinas y bordes afilados.
Los terminales de equipos de muy alto voltaje frecuentemente están diseñados con formas redondeadas de gran diámetro, como bolas y toros llamados tapas de corona , para suprimir la formación de corona. Algunas partes de los circuitos de alto voltaje tienen hardware con bordes o esquinas afilados expuestos, como los puntos de unión donde los cables o barras colectoras se conectan a los aisladores; Generalmente se instalan tapas y anillos de corona en estos puntos para evitar la formación de corona.
El anillo de corona está conectado eléctricamente al conductor de alto voltaje, rodeando los puntos donde se formaría la corona. Dado que el anillo tiene el mismo potencial que el conductor, la presencia del anillo reduce el gradiente de potencial en la superficie del conductor por debajo del gradiente de potencial disruptivo, evitando que se forme corona en las puntas metálicas.
Un dispositivo relacionado muy similar, llamado anillo graduador , también se utiliza en equipos de alto voltaje. Los anillos de clasificación son similares a los anillos de corona, pero rodean a los aisladores en lugar de a los conductores. Aunque también pueden servir para suprimir la corona, su objetivo principal es reducir el gradiente de potencial a lo largo del aislante, evitando averías eléctricas prematuras .
El gradiente de potencial (campo eléctrico) a través de un aislante no es uniforme, pero 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 aislador en el extremo se ha roto eléctricamente y se vuelve conductora, se aplica todo el voltaje en la longitud restante, por lo que la falla progresará rápidamente desde el extremo de alto voltaje al otro y se iniciará un arco de descarga disruptiva. Por lo tanto, los aisladores pueden soportar voltajes significativamente más altos si se reduce el gradiente de potencial en el extremo de alto voltaje.
El anillo de clasificación rodea el extremo del aislante junto al conductor de alto voltaje. Reduce el gradiente al final, lo que da como resultado un gradiente de voltaje más uniforme a lo largo del aislador, lo que permite utilizar un aislador más corto y económico para un voltaje determinado. Los anillos niveladores también reducen el envejecimiento y deterioro del aislador que puede ocurrir en el extremo de alto voltaje debido al alto campo eléctrico allí.
En aparatos de muy alto voltaje como los generadores Marx y los tubos aceleradores de partículas , las columnas aislantes suelen tener muchos anillos de clasificación metálicos espaciados uniformemente a lo largo de su longitud. Estos están unidos por una cadena divisora de voltaje de resistencias de alto valor, por lo que hay una caída de voltaje igual de cada anillo al siguiente. Esto divide la diferencia de potencial uniformemente a lo largo de la columna para que no haya puntos de campo altos, lo que resulta en la menor tensión sobre 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 aisladores, casquillos y aparamenta 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 corona prolongan la vida útil de las superficies aislantes al suprimir los efectos de la descarga en corona. [1]
También se pueden instalar anillos de corona en los aisladores de antenas de transmisores de radio de alta potencia . [2] Sin embargo, aumentan la capacitancia de los aisladores. [3]