9.4. Перенапряжение

При передаче больших мощностей в волноводе возможен газовый разряд. Разряд возникает в том месте, где напряженность электрического поля оказывается наибольшей. Например, если электроэнергия передается по проводам, то наиболее неблагоприятной с этой точки зрения является область, непосредственно примыкающая к металлу, где сходятся электрические силовые линии. Именно поэтому провода стремятся делать как можно толще. В волноводе плотность потока мощности распределена более равномерно. Это позволяет передавать по волноводу, площадь поперечного сечения которого достаточно велика, значительные мощности, не опасаясь разряда. Тем не менее, резонансные перенапряжения при некоторых условиях способны вызвать пробой.

Запишем выражение для напряженности электрического поля связав его с мощностью рабочей волны амплитудой А) и напряженностью

Размерность размерность а размерность введенной в § 2 величины Обычно обеспечивают двух-, пятикратный запас диэлектрической прочности, т. е. передают мощность, в два или пять раз меньшую, чем мощность пробоя. Разряд в воздухе при обычных условиях возникает

В качестве примера определим допустимую мощность, которую можно передать в круглом волноводе на волне Максимальное значение напряженности электрического поля равно

Подставляя (9.35) в (9.34), найдем мощность при пятикратном запасе прочности:

Согласно (9.36) допустимая мощность пропорциональна площади поперечного сечения и квадрату напряженности поля. В волноводе радиусом она равна радиусом 4 см —

При поперечном резонансе волны которая образуется на изломе оси из волны отношение максимальных напряженностей резонирующей и рабочей волн равно

При резонансе а в худшем случае Очевидно, что при углах излома порядка одного градуса напряженность паразитной волны сравнима с напряженностью рабочей, но в реальных трубах, где углы изломов значительно меньше, пробоя произойти не может.

Рис. 2.7. Распределение поля в волноводпом переходе с критическим сеченнем.

При резонансе паразитной волны между критическими сечениями амплитуда резонирующей волны определяется формулой (9.32). Она может достичь значительных величин, и это следует учитывать при передаче больших мощностей. Следует отметить, что амплитуда паразитной волны оказывается наибольшей не в волноводной секции, а вблизи критических сечений, где поле концентрируется в узком волноводе (рис. 2.7). Максимальная напряженность в волноводном переходе больше, чем максимальная напряженность поля (9.32), которая наблюдается между переходами, примерно в

раз, где наклон образующей в критическом сечении.

Величина (9.37) больше единицы. Если, например, резонирует волна то Поперечное сеченне, в котором напряженность поля наибольшая, расположено ближе к широкому волноводу, чем критическое сечение на расстояние

где координата критического сечення.