Gnistbildning

Gnistbildning är processen där elektrisk energi frigörs som en gnista mellan två ledare eller mellan en ledare och jord när spänningen över gapet överstiger det omgivande mediets dielektriska styrka. Fenomenet uppträder oftast i luft vid hög spänning men kan även förekomma i gaser, vätskor och vakuum. En gnista är en kortvarig, högströmförändring som bryter isolationen och bildar en ledande kanal genom snabb ionisering av gasen.

Mekanismer och villkor: Ionisationen startas när kraftiga elektriska fält accelererar fria elektroner så att de orsakar kedjereaktioner som sprider sig genom gasen. Paschens lag anger brytspänningen som funktion av tryck och avstånd mellan elektroder i gaser. Corona och förlängd urladdning kan ligga som föregångare; när ioniseringsprocessen blir självstärkande bildas en fullständig gnistsprång. Faktorer som påverkar gnistbildning inkluderar spänningens storlek och form, elektrodytors geometri och renhet, gapets avstånd samt omgivningens tryck, temperatur, fukt, damm och föroreningar.

Användningar och risker: Gnistbildning är central i tändsystem för förbränningsmotorer (tändstift), men oönskade gnistor i elektriska kopplingar kan orsaka överström, kontaktproblem eller brand i explosiva miljöer. Inom tillverkning används kontrollerad gnistbildning i elektrisk urladdningbearbetning (EDM) för materialbearbetning.

Förebyggande och detektion: För att minska oönskad gnistbildning används god isolering, adekvata avstånd (creepage och clearance), skyddshöljen, korrekt jordning och åtgärder mot fukt och föroreningar samt övervakning av partiell urladdning i högspänningsutrustning.