L’effet corona: explication détaillée
L’effet corona, aussi appelé « effet couronne » est un phénomène de décharge électrique partielle entraînée par l’ionisation du milieu entourant un conducteur. Il apparaît quand le champ électrique dépasse une valeur critique, mais dont les conditions ne permettent pas la formation d’un arc.
Au niveau macroscopique
Une décharge de corona se produit lorsqu’un courant, continu ou alternatif, se crée entre deux électrodes portées à un haut potentiel et séparées par un fluide neutre, en général l’air. Par ionisation de ce fluide, un plasma est alors créé et les charges électriques se propagent en passant des ions aux molécules de gaz neutres.
Lorsque le champ électrique en un point du fluide est suffisamment grand, le fluide s’ionise autour de ce point et devient conducteur. En particulier, si un objet chargé possède des pointes ou des coins (angle de 90 degrés), le champ électrique y sera plus important qu’ailleurs et sera appelé le pouvoir des pointes. De façon générale, une décharge corona sera produite à ces emplacements.
Une décharge de corona peut être positive ou négative selon la polarité de l’électrode de faible rayon de courbure. Si elle est positive, on parle de corona positive, sinon de corona négative.
La différence de masse entre les électrons (négatifs) et les ions (positifs) fait que la physique de ces deux types de corona est radicalement différente. Par exemple, une décharge de corona produit de l’ozone (transforme le dioxygène O2 de l’air en ozone O3) quelle que soit sa polarité, mais un corona positif en produit beaucoup moins qu’un corona négatif.
Si la géométrie du conducteur et la valeur du champ sont telles que la région ionisée s’étend au lieu de se stabiliser, le courant peut finir par trouver un chemin jusqu’à l’électrode inverse, il se forme alors des étincelles ou un arc électrique.
Problèmes liés aux décharges de corona
Les décharges de corona peuvent
- produire des bruits acoustiques directement rayonnés par les conducteurs, clairement audibles (grésillement/bourdonnement)
- perturber certaines fréquences radio électriques(radio et télévisuelles).
- Produire des vibrations qui vont ajouter leurs effets à ceux des vibrations éoliennes des câbles aériens et accélérer le vieillissement des câbles. Plus la surface d’un conducteur est dégradée, plus l’effet couronne sera important et plus le champ perturbateur sera élevé.
Le dépôt de particules métalliques ou végétales ou de poussières industrielles peut aggraver l’effet corona. L’augmentation de la pluviométrie soit chaque goutte d’eau déposée ou suspendue aux conducteurs, multiplie le nombre d’aigrettes contribuant aux pertes par effet couronne.
Ces phénomènes traduisent aussi une perte de puissance et une usure accélérée de certains composants de la ligne (conducteurs, pinces d’ancrages, supports, chaînes d’isolateurs). La vibration du câble associée à l’effet couronne peut conduire à la fatigue des conducteurs et leurs éléments de support.
Les installations de transmission électrique sont conçues pour minimiser la formation des décharges de corona, qui sont particulièrement à éviter dans :
- les installations de transmission électrique où elles provoquent une perte d’énergie et du bruit ;
- la plupart des équipements électriques : transformateurs, machines électriques(aussi bien générateurs que moteurs), etc. où elles endommagent progressivement les isolants et détériorent ainsi prématurément des équipements ;
- toutes les situations nécessitant une tension importante, mais où la production d’ozone doit être minimale.
Image corona