Особенности генерации и распространения низкочастотного электромагнитного излучения промышленными линиями электропередач (2023)
Рассматриваются особенности излучения электромагнитных волн очень низких частот (ОНЧ) промышленными линиями электропередач, в цепи которых установлены тиристорные регуляторы мощности. Для ОНЧ-излучения такая линия из-за бросков тока с фронтом порядка 10 мкс представляет собой антенну бегущей волны – антенну Бевереджа. Из-за дисперсионных свойств подстилающей поверхности угол излучения относительно горизонта зависит от частоты. Обсуждаются эффекты медленного дрейфа во времени частот, промодулированных 50/60 Гц, которые регистрируются как на спутнике, так и на земле. Предлагается использовать дрейфующие частоты для мониторинга состояния нижней ионосферы.
The features of the emission of electromagnetic waves of an VLF range by industrial power lines, in the circuit of which thyristor power regulators are installed, are considered. For VLF, such a line, due to current surges with a front of about 10 microseconds, is a traveling wave antenna – a Beveredge antenna. Due to the dispersion properties of the underlying surface, the radiation angle relative to the horizon depends on the frequency. The effects of slow drift in time of shift frequencies modulated 50/60 Hz, which are
recorded both on the satellite and on the ground, are discussed. It is proposed to use drift-ing frequencies to monitor the state of the lower ionosphere.
Идентификаторы и классификаторы
- Линии электропередач, работающие на мощные потребители энергии, где исполь-
зуются тиристорные регуляторы, являются эффективными антеннами бегущей волны для высокочастотной составляющей части им-пульса тока с длительностью фронта порядка 10 мкс. - Высокочастотные волны сверхдлинно-волнового диапазона распространяются в виде неоднородной волны между проводами ЛЭП и подстилающей поверхностью – землей. Неод-нородная волна из-за замедления и поглоще-ния в земле вызывает в проводе бегущий ток, фазовая скорость которого больше скорости света, и излучает электромагнитную волну под углом к горизонту. Важно, что угол излу-чения электромагнитной волны такой антен-ны зависит от частоты, что связано с диспер-сионными свойствами распространения вол-ны тока в подстилающей поверхности, где действительная и мнимая части показателя преломления зависят от частоты.
- Цуги волн в различных частотных ин-тервалах излучаются и распространяются в виде импульсов с частотой модуляции, как правило, 50/100 Гц. В Фурье-спектре сигнала, отраженного от границы нижней ионосферы, при фиксированном расстоянии между излу-чателем и приемником наблюдается дрейф частот во времени. Дрейф частот связан с из-менением состояния ионосферы в течение су-ток. Обычно дрейф спектральных составляю-щих не превышает 200 Гц.
- Часть электромагнитного излучения ЛЭП при отражении от ионосферы может трансформироваться в свистовые волны и ре-гистрироваться на спутнике, т. к. магнитное поле Земли влияет на дисперсионные свой-ства электронных волн на высоте более 70 км.
При наклонном падении возможно возбужде-ние свистовых волн – волн конической ре-фракции, групповая скорость которых направлена вдоль магнитного поля. При от-ражении и прохождении ОНЧ-волн через слой нижней ионосферы из-за влияния внешнего магнитного поля происходит преобразование линейно-поляризованного поля в поле с эл-липтической поляризацией. Этот эффект и наблюдается как в приемном пункте так и на спутнике Demeter [12].
Таким образом, дрейф частоты f сигнала во времени СДВ-диапазона, принимаемого в наземном пункте, связан с вертикальным перемещением нижней границы ионосферы.
Локальные экстремумы могут быть связаны как с солнечной активностью [16], так и с нестационарными потоками заряженной космической пыли [17]. Это явление при соответствующем выборе приемного пункта может стать основой для создания новой системы диагностики нижней ионосферы.
The features of the emission of electromagnetic waves of an VLF range by industrial power lines, in the circuit of which thyristor power regulators are installed, are considered.
For VLF, such a line, due to current surges with a front of about 10 microseconds, is a traveling wave antenna – a Beveredge antenna. Due to the dispersion properties of the
underlying surface, the radiation angle relative to the horizon depends on the frequency. The effects of slow drift in time of shift frequencies modulated 50/60 Hz, which are
recorded both on the satellite and on the ground, are discussed. It is proposed to use drift-ing frequencies to monitor the state of the lower ionosphere.
Список литературы
- Ариллага Дж., Брэдли Д., Боджер П. Гармо-ники в электрических системах. – М.: Энергоатомиз-дат, 1990.
- Костров А. В., Гущин М. Е., Стриковский А. В. / Геомагнетизм и аэрономия. 2017. Т. 57. № 4. С. 522. doi: 10.7868/S0016794017030099
- Helliwell R. A., Katsufrakis J. P., Bell T. F., Raghuram R. / Journal of Geophysical Research. 1975. Vol. 80. № 31. P. 4249. doi:10.1029/JA080I031P04249
- Nemec F., Santolık O., Parrot M., Berthelier J. J. / J. Geophys. Res. 2006. Vol. 111. Р. A04308.
doi: 10.1029/2005JA011480 - Rodger C. J., Clilverd M. A., Yearby K. H., Smith A. J. / J. Geophys. Res.: Space Physics. 2000. Vol. 105. № A7. P. 15981. doi: 10.1029/1999JA000413
- Koons H. C., Dazey M. H., Edgar B. C. / Journal of Geophysical Research. 1978. Vol. 83. № A8. P. 3887. doi: 10.1029/ja083ia08p03887
- Tomizawa I., Yoshino T. / J. Geomagn. Geoelectr. 1985. Vol. 37. № 3. P. 309. doi: 10.5636/jgg.37.309
- Rodger C. J., Thomson N. R., Dowden R. L. / J. Geophys. Res. 1995. Vol. 100. № A4. P. 5681. doi: 10.1029/94JA02865
- Parrot M., Nemec F., Santolik O., Berthelier J. J. / Annales Geophysicae. 2005. Vol. 23. № 10. P. 3301.
doi: 10.5194/angeo-23-3301-2005 - Parrot M., Manninen J., Santolik O., Nemec F., Turunen T., Raita T., Macusova E. / Geophys. Res. Lett. 2007. Vol. 34. P. L19102.
- Марков Г. Т., Петров Б. М., Грудинская Г. П. Электродинамика и распространение радиоволн. – М.: Сов. Радио, 1979.
- Ротхаммель К. Антенны. Т. 1. – Минск: Наш город, 2001.
- Карякин Р. Н. Тяговые сети переменного то-ка. – М.: Транспорт, 1987.
- Bell T. F., Luette J. P., Inan U. S. / J. Geophys. Res. 1982. Vol. 87. № A5. P. 3530.
doi: 10.1029/JA087iA05p03530. - Макаров Г. И., Новиков В. В., Орлов А. Б. / Изв. ВУЗов. Радиофизика. 1970. Т. 13. № 3. С. 321.
- Альперт Я. Л. Распространение электромаг-нитных волн и ионосфера. – М.: Наука, 1972.
- Костров А. В. / Успехи прикладной физики. 2019. Т. 7. № 4. С. 327
- Arrillaga J., Bradley D. A. and Bodger P. S., Power system harmonics, Moscow, Energoatomizdat, 1990.
- Kostrov A. V., Gushchin M. E. and Strikov-skii A. V., Geomagnetism and Aeronomy 57 (4), 482 (2017). doi: 10.1134/s0016793217030094
- Helliwell R. A., Katsufrakis J. P., Bell T. F. and Raghuram R., Journal of Geophysical Research 80 (31), 4249 (1975). doi: 10.1029/JA080I031P04249
- Nemec F., Santolık O., Parrot M. and Berthel-ier J. J., J. Geophys. Res. 111, A04308 (2006).
doi: 10.1029/2005JA011480 - Rodger C. J., Clilverd M. A., Yearby K. H. and Smith A. J., J. Geophys. Res.: Space Physics 105 (A7), 15981 (2000). doi: 10.1029/1999JA000413
- Koons H. C., Dazey M. H. and Edgar B. C., Jour-nal of Geophysical Research 83 (A8), 3887 (1978).
doi: 10.1029/ja083ia08p03887 - Tomizawa I. and Yoshino T., J. Geomagn. Geoe-lectr. 37 (3), 309 (1985). doi: 10.5636/jgg.37.309
- Rodger C. J., Thomson N. R. and Dowden R. L.,
J. Geophys. Res. 100 (A4), 5681 (1995).
doi: 10.1029/94JA02865 - Parrot M., Nemec F., Santolik O. and Berthel-ier J. J., Annales Geophysicae 23 (10), 3301 (2005).
doi: 10.5194/angeo-23-3301-2005 - Parrot M., Manninen J., Santolik O., Nemec F., Turunen T., Raita T. and Macusova E., Geophys. Res. Lett. 34, L19102 (2007).
- Markov G. T., Petrov B. M. and Grudinskaya G. P., Electrodynamics and propagation of radio waves, Moscow, Sov. Radio, 1979.
- Rothammel K., Antennenbuch, vol. 1, Berlin, Deutscher Militärverlag, 1959.
- Karyakin R. N., Tyagovye seti peremennogo toka (AC Electric Traction Networks), Moscow, Transport, 1987.
- Bell T. F., Luette J. P. and Inan U. S., J. Ge-ophys. Res. 87 (A5), 3530 (1982). doi: 10.1029/JA087iA05p03530
- Makarov G. I., Novikov V. V. and Orlov A. B., Radiophys. Quantum. Electron. 13 (3), 245 (1970).
doi: 10.1007/BF01030372 - Alpert Y. L. Radio Wave Propagation and the Ionosphere: Propagation of Electromagnetic Waves Near the Earth vol. 2, Plenum Publishing Corporation, 1974.
- Kostrov A. V., Plasma Physics Reports 46 (4), 443 (2020). doi: 10.1134/S1063780X20040066
Выпуск
ОБЩАЯ ФИЗИКА
Осипов К. А., Варюхин А. Н., Захарченко В. С., Гелиев А. В.
Эквивалентная электрическая схема сверхпроводников с учетом магнитной и инерционных индуктивностей для сверхпроводящих и нормальных электронов
ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ
Туриков В. А.
Параметрический распад и трансформация мод при взаимодействии лазерного излучения с плазмой в неоднородном магнитном поле
491
Костров А. В., Галка А. Г.
Особенности генерации и распространения низкочастотного электромагнитного излучения промышленными линиями электропередач
496
Гавриш С. В., Киреев С. Г., Потапенко А. О., Шашковский С. Г.
Исследование характеристик импульсного источника УФ‑излучения на основе короткодугового разряда в ксеноне
503
ФОТОЭЛЕКТРОНИКА
Вильдяева М. Н., Демидов С. С., Демидова Ю. С., Климанов Е. А., Скребнева П. С., Хлызова У. Д.
Влияние кислородных преципитатов на темновой ток кремниевых фотодиодов
511
ФИЗИЧЕСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Лесков М. Б., Квеглис Л. И., Сакенова Р. Е., Масанский О. А.
Возникновение локализованных микрообластей при экстремальных воздействиях в марганцовистых сталях
515
ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЁ ЭЛЕМЕНТЫ
Трухачев А. В., Болтарь К. О., Мансветов Н. Г., Седнев М. В., Трухачева Н. С., Зубкова Е. Н., Прахов Н. В.
Исследование профиля краевой металлизации оптически прозрачных окон, формируемого методом магнетронного напыления
522
Казанцев С. Ю., Кузнецов С. Н., Максимов А. Ю., Пчелкина Н. В.
Применения атмосферной оптической связи на объектах атомной энергетики
530
Телегин А. М.
Исследование конструкций датчиков для регистрации параметров высокоскоростных микрочастиц в тракте ускорителя (обзор)
540
ПЕРСОНАЛИИ
Юбилей Сергея Алексеевича Майорова
553
Юбилей Намика Гусейновича Гусейн‑заде
554
ИНФОРМАЦИЯ
Сводный перечень статей, опубликованных в журнале «Успехи прикладной физики» в 2023 г.
555
XXVII Международная научно-техническая конференция по фотоэлектронике и приборам ночного видения
559
GENERAL PHYSICS
Osipov K. A., Varyukhin A. N., Zakharchenko V. S., Geliev A.V.
Equivalent electrical circuit of superconductors taking into account magnetic and inertial inductances for superconducting and normal electrons
473
PLASMA PHYSICS AND PLASMA METHODS
Turikov V. A.
Parametric decay and mode transformation in the interaction of laser radiation with plasma in an inhomogeneous magnetic field
491
Kostrov A.V., Galka A. G.
Features of generation and propagation of low-frequency electromagnetic radiation by industrial power lines
496
Gavrish S. V., Kireev S. G., Potapenko A. O., Shashkovsky S. G.
Investigation of the characteristics of a pulsed UV radiation source based on a short‑arc discharge in xenon
503
PHOTOELECTRONICS
Vildyaeva M. N., Demidov S. S., Demidova Yu. S., Klimanov E. A., Skrebneva P. S., Khlyzova U. D.
The effect of oxygen precipitates on the dark current of silicon photodiodes
511
PHYSICAL MATERIALS SCIENCE
Leskov M. B., Kveglis L. I., Sakenova R. E., Masansky O. A.
The occurrence of localized microblasts under extreme influences in manganese steels
515
PHYSICAL EQUIPMENT AND ITS ELEMENTS
Trukhachev A.V., Boltar K. O., Mansvetov N. G., Sednev M. V., Trukhacheva N. S., Zubkova E. N., Prakhov N. V.
Investigation of the edge metallization profile of optically transparent windows formed by magnetron sputtering
522
Kazantsev S. Yu., Kuznetsov S. N., Maksimov A. Yu., Pchelkina N. V.
Applications of atmospheric optical communication at nuclear power facilities
530
Telegin A.M.
Investigation of sensor designs for recording parameters of high-speed microparticles in the accelerator path (review)
540
PERSONALITIES
Anniversary of Sergei Alekseevich Mayorov
553
Anniversary of Namik Huseynovich Huseyn‑zadeh
554
information
A summary list of articles published in the journal “Successes of Applied Physics” in 2023
555
XXVII International Scientific and Technical Conference on Photoelectronics and Night Vision Devices
559
Rules for authors
Другие статьи выпуска
Исследуется процесс формирования краевой металлизации на входных окнах (германиевых, кремниевых и других дисках), используемых для ввода принимаемого светового потока фотоприемником, находящимся в защитном герметичном корпусе. В работе представлены результаты экспериментального исследования зависимости профиля краевой металлизации Ge дисков, формируемого магнетронным напылением, от конструктивных параметров загрузочного устройства. Представлены варианты конструкций загрузочных устройств. Экспериментально показано влияние толщины на профили краевой металлизации элементов конструкции загрузоч-ного устройства, маскирующих диски при напылении.
Проведено сравнение распределений темновых токов, времени жизни неосновных носителей заряда и микродефектов, выявляемых селективным травлением. Показано, что основной причиной повышенных темновых токов и пониженной фото-чувствительности в кремниевых фотодиодах, изготовленных на кремнии n-типа, изготовленным методом Чохральского, являются генерационно-рекомбинационные процессы на мелких окисных преципитатах.
Для описания переходных процессов при возбуждении токов в сверхпроводниках как при постоянной, так и переменной электродвижущей силе источника тока введе-ны инерционные индуктивности для сверхпроводящих и нормальных электронов
и в эквивалентной электрической схеме в соответствии с двухжидкостной моделью сверхпроводников. В работе представлена эквивалентная электрическая схема сверхпроводников с учетом магнитной и инерционных индуктивностей, которая позволяет оценивать тепловыделение в высокотемпературных сверхпроводниках при переменных токах за счет возбуждения нормальных электронов. Показано, что пренебрежение теми или иными инерционными индуктивностями или приводит к физическим противоречиям с имеющимися экспериментальными данными по сверхпроводникам при переменных токах. Кроме того, в работе получено, что в общем случае суммарная индуктивность для обычных
(несверхпроводящих) проводников с током должна представляться как последовательное соединение магнитной индуктивности, связанной с изменением магнитно-го потока, и инерционной индуктивности для нормальных электронов
Приведен обзор различных конструкций датчиков для регистрации параметров микрочастиц в тракте ускорителей, с помощью которых моделируют воздействие микрометеороидов и частиц космического мусора на элементы конструкции космического аппарата. Более подробно рассмотрена модель цилиндрического датчика индукционного типа (цилиндр Фарадея), а также возможная модификация конструкции данного датчика для измерения распределения микрочастиц в тракте ускорителя.
Проведен анализ перспектив применения на объектах использования атомной энергии атмосферных оптических линий связи. Показано, что современные российские терминалы атмосферной связи позволяют реализовать высокоскоростной обмен данными внутри периметра атомных и тепловых электростанций, а также обеспечить внешний резервный канал связи, защищенный по технологии квантового распределения ключей. Представлена методика для оценки целесообразности использования атмосферной оптической связи на объектах использования атомной энергии, и на основе многолетних метеорологических наблюдений в районе размещения Курской АЭС построены графики доступности атмосферной лазерной
связи. Показана высокая перспективность применения атмосферной лазерной связи на объектах использования атомной энергии и промышленных комплексах, расположенных в центральном и южных ФО России.
Проведен литературный обзор и некоторые эксперименты, иллюстрирующие изменения состава, структуры и свойств марганцовистых сплавов, обусловленные иерархически согласованными превращениями в системе возбужденных атомов в условиях экстремальных воздействий. Предлагается рассмотрение изменений в системе возбужденных атомов на различных масштабных уровнях, включая ядерные превращения.
Представлены результаты исследования импульсного короткодугового неограниченного ксенонового разряда высокого давления в качестве источника УФ-излучения. Выполнен теоретический анализ возможности повышения эффективности излучения ксенонового разряда в УФ области спектра, описана конструкция трех-
электродной газоразрядной лампы, изучены электрические, яркостные и спектральные характеристики разрабатываемого источника.
Представлены результаты исследования импульсного короткодугового неограни-
ченного ксенонового разряда высокого давления в качестве источника УФ-излу-
чения. Выполнен теоретический анализ возможности повышения эффективности
излучения ксенонового разряда в УФ области спектра, описана конструкция трех-
электродной газоразрядной лампы, изучены электрические, яркостные и спектральные
характеристики разрабатываемого источника.
Исследован процесс резонансного взаимодействия лазерной волны на удвоенной
верхнегибридной частоте с плазмой в неоднородном магнитном поле. Для магнитного поля предполагалась линейная зависимость от координаты вдоль направления
распространения лазерного импульса с условием резонанса в центре плазменного
слоя. Показано, что в таком взаимодействии лазерная волна распадается на два
верхнегибридных плазмона с возбуждением мод Бернштейна. Обнаружено возникновение электромагнитной волны на верхнегибридной частоте, отраженной от
границы плазмы. Сделан вывод о том, что отраженная волна возбуждается при
взаимодействии мод Бернштейна с верхнегибридными плазмонами, так как она исчезала в случае слоя холодной плазмы. Исследована зависимость средней энергии
электронов, набираемой при развитии неустойчивости, от градиента внешнего
магнитного поля.
Издательство
- Издательство
- АО "НПО "ОРИОН"
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- Юр. адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- ФИО
- Старцев Вадим Валерьевич (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
- E-mail адрес
- orion@orion-ir.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 3749400