# Трёхфазный шинопровод с проводящим экраном



В трёхфазном шинопроводе фазовые токи могут иметь нулевую сумму, но каждый создаёт локальное поле и потери. Проводящий экран меняет поле снаружи, а его собственные вихревые токи добавляют активную мощность. Работа отделяет потери фазных шин от потерь экрана и показывает значение комплексного фазового соглашения.

Три медные шины сечением 6×15 мм расположены на x=−20, 0 и +20 мм. Амплитуды токов по 100 А, фазы 0°, −120° и +120°. Экран — немагнитная оболочка с радиусами 75 и 80 мм и проводимостью 35 МСм/м. Рассматриваются 50, 500 и 2000 Гц. В контрольном варианте оболочка имеет нулевую проводимость и магнитно эквивалентна воздуху.



## Почему сумма фаз не устраняет поле



Равенство IA+IB+IC=0 относится к комплексным полным токам. Оно не означает нулевую индукцию во всех точках, поскольку проводники находятся в разных местах. Поле между шинами вызывает дополнительное вытеснение тока, а переменный поток в экране возбуждает замкнутые распределённые токи.

Экрану назначено нулевое значение внешнего полного тока. Это позволяет ему нести вихревые токи с нулевой суммой по сечению, но запрещает независимый заданный продольный ток. Данное условие необходимо отличать от прикладывания нулевого напряжения к отдельному массивному проводнику.



$$\sum I_k=0,\qquad P_{\mathrm{ср}}=\tfrac12\Re\sum_k U_kI_k^*$$



## Баланс и инженерная интерпретация



На каждой частоте расчёт повторяется без проводящего экрана и с ним. Внутри каждой семьи используются три сетки. Проверяются комплексная сумма фазных токов и совпадение полной объёмной мощности с мощностью электрических цепей. Отдельный интеграл по группе оболочки даёт её собственные потери.

Сравните не только полную мощность, но и долю, рассеиваемую в экране. Снижение поля вне шинопровода может сопровождаться увеличением суммарного нагрева. Для оценки допустимого тока необходим тепловой расчёт с отдельным охлаждением шин и оболочки. При моделировании реального шинопровода также потребуется уточнить электрическое соединение экрана, расположение заземлений, магнитные крепления и конечные участки.



## Порядок работы



1. До запуска запишите уравнение контрольной величины и ожидаемое направление изменения при вариации параметра. Согласуйте миллиметры геометрии с единицами СИ в формулах. Создайте отдельную папку и откройте reproduce.py во встроенном редакторе Python FEMM 5. Команды mi_* и mo_* в этой среде уже доступны глобально.

2. Выполните программу целиком. Она создаёт новый calculated-NN, строит каждую модель с русскими именами материалов и цепей, сохраняет файл FEM, закрывает его и повторно открывает перед решением. Поэтому проверка относится к точному записанному варианту модели и охватывает сохранение кириллицы.

3. Изучите result.json: records хранит численные результаты всех режимов и трёх сеток, checks — названия проверок, измеренные отклонения, допуски и итог. Откройте модель и решение финальной сетки; сопоставьте материалы, направление токов и характерные размеры с таблицей параметров.

4. Составьте отчёт с физическим объяснением, таблицей сходимости и независимым контрольным расчётом. Затем измените один параметр и выполните новую серию. Сохраняйте предыдущую серию для сравнения; успешное завершение решателя само по себе не заменяет проверки физического масштаба и сеточной устойчивости.



## Границы применимости



- Бесконечно длинная линия с немагнитным проводящим экраном. Соединения оболочки, заземления, конструкционные детали и температура не рассчитываются.

- Проверены точные учебные файлы и численные критерии. Физические измерения и снимки нативного интерфейса относятся к отдельным проходам.