Гармоническое электрическое поле · Плоскопараллельная
Электрическая наводка в кабеле и нагрузка соседней жилы
Наведённое напряжение соседней жилы зависит от её нагрузки. Идеально заземлённая жила, разомкнутая жила и жила с большим сопротивлением могут иметь существенно разные потенциалы в одном и том же поперечном сечении кабеля. Работа связывает полевую матрицу комплексных проводимостей с простым внешним электрическим узлом и затем проверяет найденное напряжение новым полевым решением.
В заземлённой оболочке радиусом 10 мм расположены три жилы радиусом 1.5 мм с центрами (−4,0), (0,4), (+4,0) мм. Изоляция имеет εr=3.5 и проводимость 2·10⁻⁸ См/м. Частота 1 кГц. Жила A питается напряжением амплитудой 100 В, C заземлена, B соединена с землёй через 1, 10 или 100 МОм. Длина модели — один метр.
Самостоятельная учебная модель FEMM 5: от физических соотношений к полевому решению и проверке результата.
Допущения и устройство учебной модели
Все размеры, свойства материалов и условия возбуждения заданы ниже. Численные результаты относятся к опубликованной версии модели FEMM 5.
Физическая и математическая постановка
Полевая матрица комплексной проводимости
Три единичных возбуждения дают столбцы матрицы Y, связывающей амплитуды напряжений и токов электродов. Проводимость изоляции создаёт действительную часть, ток смещения — квадратурную. Взаимность проверяется для всей комплексной матрицы, а баланс токов включает металлическую оболочку.
Для приёмной жилы закон Кирхгофа содержит ток в изоляцию и ток через нагрузку. После подстановки известного напряжения источника и заземлённой защитной жилы остаётся одно комплексное уравнение. Оно решается обычными комплексными операциями встроенного Python; внешний схемный пакет не требуется.
Новый расчёт проверяет внешнее уравнение
Для каждого сопротивления построена новая полевая модель с вычисленным комплексным потенциалом B. Полученный ток должен удовлетворять IB+UB/Rн=0. Это отдельный полевой контроль согласования матрицы и сети, а не повтор записи формулы в таблицу.
Поскольку входные величины являются амплитудами, средняя мощность нагрузки равна |UB|²/(2Rн). Активная мощность источника сравнивается с суммой диэлектрических потерь и мощности внешнего сопротивления. Полный цикл повторяется на трёх сетках. Увеличение сопротивления приближает приёмную жилу к плавающему состоянию, но её потенциал остаётся ограниченным электрической связью со всеми другими электродами.
Исходные данные
Плоскопараллельная
| Параметр | Значение | Единица | Происхождение |
|---|---|---|---|
| Радиус жилы | 1,5 | мм | Заданный параметр самостоятельной учебной модели |
| Радиус оболочки | 10 | мм | Заданный параметр самостоятельной учебной модели |
| Относительная проницаемость | 3,5 | Заданный параметр самостоятельной учебной модели | |
| Проводимость изоляции | 20 × 10⁻⁹ | См/м | Заданный параметр самостоятельной учебной модели |
| Частота | 1000 | Гц | Заданный параметр самостоятельной учебной модели |
| Амплитуда напряжения источника | 100 | В | Заданный параметр самостоятельной учебной модели |
| Сопротивление нагрузки | 1; 10; 100 | МОм | Заданный параметр самостоятельной учебной модели |
Порядок воспроизведения
- 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 ei_, eo_, ci_* и co_* в этой среде уже доступны глобально.
- Выполните программу целиком. Она создаёт новый calculated-NN, строит каждую модель с русскими именами материалов и проводников, сохраняет файл модели, закрывает его и повторно открывает перед решением. Поэтому проверка относится к точному записанному варианту модели и охватывает сохранение кириллицы.
- 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, потенциалы проводников и характерные размеры с таблицей параметров.
- 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.
Скачайте нужные файлы по отдельным ссылкам ниже в одну рабочую папку, затем откройте reproduce.py во встроенном Python FEMM 5 и выполните его. Сохраните имена файлов и структуру подпапок. Условия конкретного запуска и путь новых результатов указаны в комментариях программы.
Программа встроенного Python FEMM 5
"""Электрическая наводка в кабеле и нагрузка соседней жилы.
Среда: встроенный MicroPython FEMM 5; команды FEMM доступны глобально.
Геометрические размеры: миллиметры; поля и интегралы возвращаются в СИ.
Все материалы и проводники имеют русские имена. Каждая модель сохраняется,
закрывается и повторно открывается до нового расчёта, включая кириллицу.
Запуск создаёт новую папку calculated-NN рядом с программой; опубликованные
модели и предыдущие расчёты не перезаписываются. Все необходимые
исходные данные включены. Условия задачи и ограничения описаны в README.md.
"""
import os
import sys
import math
import json
saved = globals().get('__file__', '') or (sys.argv[0] if sys.argv else '')
base = os.path.dirname(os.path.abspath(saved)) if saved else os.getcwd()
index = 1
while os.path.exists(base + '/calculated-%02d' % index):
index += 1
directory = base + '/calculated-%02d' % index
os.mkdir(directory)
records = []
checks = []
EPS0 = 8.85418781762e-12
def real(value):
if isinstance(value, (list, tuple)):
return real(value[0])
return complex(value).real
def check(name, value, limit):
checks.append({'name': name, 'value': value, 'limit': limit,
'passed': math.isfinite(value) and value <= limit})
def label(x, y, material, mesh, group=1):
ei_addblocklabel(x, y)
ei_selectlabel(x, y)
ei_setblockprop(material, 0, mesh, group)
ei_clearselected()
def circle(x, radius, conductor, angle):
ei_addnode(x - radius, 0)
ei_addnode(x + radius, 0)
ei_addarc(x - radius, 0, x + radius, 0, 180, angle)
ei_addarc(x + radius, 0, x - radius, 0, 180, angle)
ei_selectarcsegment(x, radius)
ei_selectarcsegment(x, -radius)
ei_setarcsegmentprop(angle, '<None>', 0, 0, conductor)
ei_clearselected()
def solve(model):
ei_saveas(model)
ei_close()
opendocument(model)
ei_analyze(1)
ei_loadsolution()
eo_smooth('off')
def electric_result(mesh, model, input_name, output_name, exact_C):
voltage_in, charge_in = eo_getconductorproperties(input_name)
voltage_out, charge_out = eo_getconductorproperties(output_name)
voltage = real(voltage_in) - real(voltage_out)
charge = real(charge_in)
eo_groupselectblock(1)
energy = real(eo_blockintegral(0))
eo_clearblock()
capacitance = charge / voltage
energy_C = 2 * energy / voltage ** 2
row = {'mesh_mm': mesh, 'model': os.path.basename(model),
'nodes': eo_numnodes(), 'elements': eo_numelements(),
'voltage_V': voltage, 'charge_C': charge, 'energy_J': energy,
'capacitance_F': capacitance, 'energy_capacitance_F': energy_C,
'analytic_capacitance_F': exact_C,
'analytic_C_relative_error': abs(capacitance / exact_C - 1),
'energy_charge_relative_error': abs(energy_C / capacitance - 1)}
records.append(row)
check('Энергия и заряд: ' + os.path.basename(model),
row['energy_charge_relative_error'], 1e-5)
return row
def circle_xy(cx, cy, radius, conductor, angle):
ei_addnode(cx - radius, cy)
ei_addnode(cx + radius, cy)
ei_addarc(cx - radius, cy, cx + radius, cy, 180, angle)
ei_addarc(cx + radius, cy, cx - radius, cy, 180, angle)
ei_selectarcsegment(cx, cy + radius)
ei_selectarcsegment(cx, cy - radius)
ei_setarcsegmentprop(angle, '<None>', 0, 0, conductor)
ei_clearselected()
def polygon(points, conductor='<None>', mesh=0):
for x, y in points:
ei_addnode(x, y)
for k, (x, y) in enumerate(points):
x2, y2 = points[(k + 1) % len(points)]
ei_addsegment(x, y, x2, y2)
if conductor != '<None>':
ei_selectsegment((x + x2) / 2, (y + y2) / 2)
ei_setsegmentprop('<None>', mesh, 0, 0, 0, conductor)
ei_clearselected()
def terminal(x, y, name, mesh):
ei_selectsegment(x, y)
ei_setsegmentprop('<None>', mesh, 0, 0, 0, name)
ei_clearselected()
def summary(mesh, model, source, ground, exact_C=None):
v1, q1 = eo_getconductorproperties(source)
v0, q0 = eo_getconductorproperties(ground)
v1, v0, q1, q0 = real(v1), real(v0), real(q1), real(q0)
voltage = v1 - v0
eo_groupselectblock(1)
energy = real(eo_blockintegral(0))
eo_clearblock()
capacitance = q1 / voltage
row = {'mesh_mm': mesh, 'model': os.path.basename(model),
'nodes': eo_numnodes(), 'elements': eo_numelements(),
'voltage_V': voltage, 'charge_C': q1, 'energy_J': energy,
'capacitance_F': capacitance,
'energy_capacitance_F': 2 * energy / voltage ** 2}
if exact_C is not None:
row['analytic_capacitance_F'] = exact_C
row['analytic_C_relative_error'] = abs(capacitance / exact_C - 1)
records.append(row)
check('Энергия и терминальный заряд: ' + os.path.basename(model),
abs(2 * energy / voltage ** 2 / capacitance - 1), 1e-5)
return row
def field(x, y):
values = eo_getpointvalues(x, y)
return math.sqrt(real(values[3]) ** 2 + real(values[4]) ** 2)
def rectangle_field(mesh, filename, epsx=2, epsy=2, voltage=100, width=10, height=10, depth=100):
newdocument(1)
ei_probdef('millimeters', 'planar', 1e-10, depth, 30)
ei_addmaterial('Диэлектрик учебного образца', epsx, epsy, 0)
ei_addconductorprop('Питающий электрод', voltage, 0, 1)
ei_addconductorprop('Заземлённый электрод', 0, 0, 1)
polygon(((0, 0), (width, 0), (width, height), (0, height)))
terminal(0, height / 2, 'Питающий электрод', mesh)
terminal(width, height / 2, 'Заземлённый электрод', mesh)
label(width / 2, height / 2, 'Диэлектрик учебного образца', mesh)
model = directory + '/' + filename + '.fee'
solve(model)
return model
MODE='coupling'
if MODE=='rogowski':
voltage=200;gap=10;umin=-5;umax=1.5
def mapped(u,v):
scale=gap/math.pi
return (scale*(u+math.exp(u)*math.cos(v)),scale*(v+math.exp(u)*math.sin(v)))
for level,mesh in enumerate((.8,.4,.2)):
newdocument(1);ei_probdef('millimeters','planar',1e-11,1000,30)
ei_addmaterial('Воздух между профилями',1,1,0)
ei_addconductorprop('Верхний профиль Роговского',voltage/2,0,1)
ei_addconductorprop('Нижний профиль Роговского',-voltage/2,0,1)
count=40*(2**level)
sides=[([mapped(umin+(umax-umin)*j/count,math.pi/2) for j in range(count+1)],'Верхний профиль Роговского'),([mapped(umax,math.pi/2-math.pi*j/count) for j in range(count+1)],None),([mapped(umax-(umax-umin)*j/count,-math.pi/2) for j in range(count+1)],'Нижний профиль Роговского'),([mapped(umin,-math.pi/2+math.pi*j/count) for j in range(count+1)],None)]
for points,name in sides:
for x,y in points:ei_addnode(x,y)
for j,(x,y) in enumerate(points[:-1]):
x2,y2=points[j+1];ei_addsegment(x,y,x2,y2)
if name:terminal((x+x2)/2,(y+y2)/2,name,mesh)
label(0,0,'Воздух между профилями',mesh)
model=directory+'/rogowski-%02d.fee'%(level+1);solve(model)
exact=EPS0*(umax-umin)/math.pi
row=summary(mesh,model,'Верхний профиль Роговского','Нижний профиль Роговского',exact)
row['level']=level+1
check('Конформная аналитическая ёмкость '+os.path.basename(model),row['analytic_C_relative_error'],.004)
eo_smooth('on')
samples=[]
for u in (-3,0,1):
x,y=mapped(u,0);value=field(x,y);theory=voltage/(gap*.001)/(1+math.exp(u));samples.append([u,x,value,theory])
check('Поле конформного профиля u='+str(u)+' '+os.path.basename(model),abs(value/theory-1),.025/(2**level))
row['midplane_samples_u_mm_V_m']=samples
eo_close();ei_close()
check('Сходимость ёмкости Роговского',abs(records[-1]['capacitance_F']/records[-2]['capacitance_F']-1),.002)
elif MODE=='pair':
vacuum=[]
for level,mesh in enumerate((.4,.2,.1)):
for eps in (1,4.2):
matrix=[[0,0],[0,0]];rows=[]
for excitation in (0,1):
newdocument(1);ei_probdef('millimeters','planar',1e-11,1000,30)
ei_addmaterial('Воздух над парой',1,1,0);ei_addmaterial('Подложка пары',eps,eps,0)
names=('Первая сигнальная полоса','Вторая сигнальная полоса')
for i,name in enumerate(names):ei_addconductorprop(name,1 if i==excitation else 0,0,1)
ei_addconductorprop('Опорный проводник и экран',0,0,1)
polygon(((-10,-1.6),(10,-1.6),(10,0),(10,10),(-10,10),(-10,0)),'Опорный проводник и экран',mesh)
xs=(-10,-1.25,-.25,.25,1.25,10)
for x in xs:ei_addnode(x,0)
for j in range(len(xs)-1):ei_addsegment(xs[j],0,xs[j+1],0)
terminal(-.75,0,names[0],mesh/4);terminal(.75,0,names[1],mesh/4)
# Сгущение обоих диэлектриков около краёв идеальных полос.
for x in (-3,3):
for y in (-1.6,0,2):ei_addnode(x,y)
ei_addsegment(x,-1.6,x,0);ei_addsegment(x,0,x,2)
ei_addsegment(-3,2,3,2)
label(0,-.8,'Подложка пары',mesh/10);label(0,1,'Воздух над парой',mesh/10)
label(-6,-.8,'Подложка пары',mesh/2);label(6,-.8,'Подложка пары',mesh/2);label(0,5,'Воздух над парой',mesh)
model=directory+'/pair-eps%s-e%d-%02d.fee'%(str(eps).replace('.','p'),excitation+1,level+1);solve(model)
charges=[real(eo_getconductorproperties(n)[1]) for n in names]
for k in range(2):matrix[k][excitation]=charges[k]
qground=real(eo_getconductorproperties('Опорный проводник и экран')[1])
eo_groupselectblock(1);energy=real(eo_blockintegral(0));eo_clearblock()
row={'model':os.path.basename(model),'level':level+1,'mesh_mm':mesh,'eps_r':eps,'excitation':excitation+1,'nodes':eo_numnodes(),'elements':eo_numelements(),'energy_J':energy,'first_charge_C':charges[0],'second_charge_C':charges[1]}
check('Баланс трёх зарядов '+os.path.basename(model),abs(sum(charges)+qground)/max(abs(q) for q in charges),1e-6)
check('Энергия и заряд матричного опыта '+os.path.basename(model),abs(2*energy/charges[excitation]-1),1e-5)
records.append(row);rows.append(row);eo_close();ei_close()
cd=(matrix[0][0]+matrix[1][1]-matrix[0][1]-matrix[1][0])/4
cm=sum(sum(r) for r in matrix)
check('Взаимность ёмкостей ε='+str(eps)+' сетка'+str(level),abs(matrix[0][1]/matrix[1][0]-1),1e-5)
check('Пассивная ёмкостная матрица ε='+str(eps)+' сетка'+str(level),max(0,matrix[0][1]**2/(matrix[0][0]*matrix[1][1])-1),0)
for row in rows:row['differential_C_F_per_m']=cd;row['common_C_F_per_m']=cm
if eps==1:vacuum.append(cd)
else:
effective=cd/vacuum[-1];zd=1/(299792458*math.sqrt(cd*vacuum[-1]))
for row in rows:row['effective_eps_differential']=effective;row['differential_Z_ohm']=zd
check('Эффективная проницаемость между1иεr',max(0,1-effective,effective-eps),0)
for eps in (1,4.2):
selected=[r for r in records if r['eps_r']==eps and r['excitation']==1]
check('Сходимость дифференциальной ёмкости ε='+str(eps),abs(selected[-1]['differential_C_F_per_m']/selected[-2]['differential_C_F_per_m']-1),.006)
elif MODE=='ring':
major=20;outer=1000
for radius in (.25,.5,1):
for level,mesh in enumerate((1,.5,.25)):
newdocument(1);ei_probdef('millimeters','axi',1e-11,1,30)
ei_addmaterial('Воздух вокруг кольца',1,1,0)
ei_addconductorprop('Проволочное кольцо',1,0,1);ei_addconductorprop('Удалённая сферическая граница',0,0,1)
circle_xy(major,0,radius,'Проволочное кольцо',4/(2**level));label(major,0,'<No Mesh>',radius/5,0)
ei_addnode(0,-outer);ei_addnode(0,outer);ei_addarc(0,-outer,0,outer,180,4/(2**level))
ei_selectarcsegment(outer,0);ei_setarcsegmentprop(4/(2**level),'<None>',0,0,'Удалённая сферическая граница');ei_clearselected()
ei_addsegment(0,-outer,0,outer)
polygon(((0,-25),(50,-25),(50,25),(0,25)))
label(10,0,'Воздух вокруг кольца',mesh/2);label(200,0,'Воздух вокруг кольца',40/(2**level))
model=directory+'/ring-a%s-%02d.fee'%(str(radius).replace('.','p'),level+1);solve(model)
# Ориентир тонкого кольца с ведущей монопольной поправкой конечной сферы.
isolated=4*math.pi**2*EPS0*(major*.001)/math.log(8*major/radius)
exact=1/(1/isolated-1/(4*math.pi*EPS0*outer*.001))
row=summary(mesh,model,'Проволочное кольцо','Удалённая сферическая граница',exact)
row.update({'level':level+1,'wire_radius_mm':radius,'slender_isolated_C_F':isolated,'outer_radius_mm':outer})
check('Тонкое кольцо и поправка удалённой сферы '+os.path.basename(model),row['analytic_C_relative_error'],.015)
eo_close();ei_close()
for radius in (.25,.5,1):
rr=[r for r in records if r['wire_radius_mm']==radius]
check('Сходимость ёмкости кольца a='+str(radius),abs(rr[-1]['capacitance_F']/rr[-2]['capacitance_F']-1),.005)
elif MODE=='coupling':
frequency=1000;eps=3.5;sigma=2e-8
names=('Жила A — источник','Жила B — приёмник','Жила C — защитная')
def current_circle(x,y,r,name,angle):
ci_addnode(x-r,y);ci_addnode(x+r,y);ci_addarc(x-r,y,x+r,y,180,angle);ci_addarc(x+r,y,x-r,y,180,angle)
ci_selectarcsegment(x,y+r);ci_selectarcsegment(x,y-r);ci_setarcsegmentprop(angle,'<None>',0,0,name);ci_clearselected()
def current_label(x,y,name,mesh,group=1):
ci_addblocklabel(x,y);ci_selectlabel(x,y);ci_setblockprop(name,0,mesh,group);ci_clearselected()
def cable(voltages,mesh,level,stem):
newdocument(3);ci_probdef('millimeters','planar',frequency,1e-11,1000,30)
ci_addmaterial('Изоляция с диэлектрическими потерями',sigma,sigma,eps,eps,0,0)
ci_addconductorprop('Заземлённая оболочка',0,0,1)
current_circle(0,0,10,'Заземлённая оболочка',3/(2**level))
for k,(x,y) in enumerate(((-4,0),(0,4),(4,0))):
ci_addconductorprop(names[k],voltages[k],0,1);current_circle(x,y,1.5,names[k],3/(2**level));current_label(x,y,'<No Mesh>',mesh,0)
current_label(0,-4,'Изоляция с диэлектрическими потерями',mesh)
model=directory+'/'+stem+'.fec';ci_saveas(model);ci_close();opendocument(model);ci_analyze(1);ci_loadsolution();co_smooth('off')
currents=[complex(co_getconductorproperties(n)[1]) for n in names]
currents.append(complex(co_getconductorproperties('Заземлённая оболочка')[1]))
co_groupselectblock(1);power=real(co_blockintegral(0));co_clearblock()
inputpower=.5*sum((complex(voltages[k])*currents[k].conjugate()).real for k in range(3))
row={'model':os.path.basename(model),'level':level+1,'mesh_mm':mesh,'nodes':co_numnodes(),'elements':co_numelements(),'dielectric_loss_W':power,'terminal_power_W':inputpower}
check('Баланс токов четырёх электродов '+stem,abs(sum(currents))/max(abs(i) for i in currents),1e-6)
check('Баланс диэлектрической мощности '+stem,abs(power-inputpower)/max(power,1e-20),1e-5)
co_close();ci_close()
return row,currents
for level,mesh in enumerate((.5,.25,.125)):
matrix=[[0j]*3 for _ in range(3)]
for exc in range(3):
vv=[0,0,0];vv[exc]=1
row,currents=cable(vv,mesh,level,'Y%d-%02d'%(exc+1,level+1));row['excitation']=exc+1
for k in range(3):matrix[k][exc]=currents[k]
records.append(row)
for i in range(3):
for j in range(3):check('Взаимность комплексной матрицы Y%d%d сетка%d'%(i,j,level+1),abs(matrix[i][j]-matrix[j][i])/max(abs(matrix[i][i]),1e-20),1e-5)
for load in (1e6,1e7,1e8):
induced=-matrix[1][0]*100/(matrix[1][1]+1/load)
row,currents=cable([100,induced,0],mesh,level,'load%s-%02d'%(str(int(load)),level+1))
row.update({'load_ohm':load,'receiver_voltage_real_V':induced.real,'receiver_voltage_imag_V':induced.imag,'receiver_voltage_amplitude_V':abs(induced),'load_power_W':abs(induced)**2/(2*load),'source_power_W':.5*(100*currents[0].conjugate()).real})
check('Узел нагруженной жилы '+row['model'],abs(currents[1]+induced/load)/max(abs(induced/load),1e-20),1e-5)
check('Источник питает потери изоляции и нагрузку '+row['model'],abs(row['source_power_W']-row['dielectric_loss_W']-row['load_power_W'])/row['source_power_W'],1e-5)
records.append(row)
for load in (1e6,1e7,1e8):
rr=[r for r in records if r.get('load_ohm')==load]
check('Сходимость наведённого напряжения R='+str(load),abs(rr[-1]['receiver_voltage_amplitude_V']/rr[-2]['receiver_voltage_amplitude_V']-1),.005)
result={'runtime':'FEMM 5; embedded MicroPython','records':records,'checks':checks,'passed':all(c['passed'] for c in checks),'scope':'Самостоятельная учебная электротехническая модель; численные проверки относятся к точным сохранённым файлам.'}
with open(directory+'/result.json','w') as f:json.dump(result,f)
print(json.dumps(result));assert result['passed']
Картина рассчитанного поля
Окна FEMM 5
Снимки интерфейса FEMM показывают геометрию, настройки и работу с результатами в FEMM 5. Откройте изображение, чтобы рассмотреть подписи и значения в полном размере.
Результаты и численные проверки
Сохранено решений FEMM: 18. Выполнено проверок: 84. Полная точность чисел и условия сравнения доступны в таблицах результатов JSON.
| Число элементов | Активная мощность электродов, Вт | Размер внешней сетки, мм | Уровень сетки | Файл модели | Номер единичного возбуждения | Число узлов | Диэлектрические потери, Вт | Сопротивление нагрузки, Ом | Мнимая часть наведённого напряжения, В | Амплитуда наведённого напряжения, В | Средняя мощность нагрузки, Вт | Действительная часть наведённого напряжения, В | Средняя мощность источника, Вт |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 8252 | 43,36 × 10⁻⁹ | 0,5 | 1 | Y1-01.fec | 1 | 4405 | 43,36 × 10⁻⁹ | — | — | — | — | — | — |
| 8252 | 47,43 × 10⁻⁹ | 0,5 | 1 | Y2-01.fec | 2 | 4405 | 47,43 × 10⁻⁹ | — | — | — | — | — | — |
| 8252 | 43,37 × 10⁻⁹ | 0,5 | 1 | Y3-01.fec | 3 | 4405 | 43,37 × 10⁻⁹ | — | — | — | — | — | — |
| 8252 | 415,8 × 10⁻⁶ | 0,5 | 1 | load1000000-01.fec | — | 4405 | 415,8 × 10⁻⁶ | 1000000 | 12,19 | 17,55 | 154 × 10⁻⁶ | 12,63 | 569,8 × 10⁻⁶ |
| 8252 | 399,3 × 10⁻⁶ | 0,5 | 1 | load10000000-01.fec | — | 4405 | 399,3 × 10⁻⁶ | 10000000 | 2,807 | 26,63 | 35,47 × 10⁻⁶ | 26,49 | 434,7 × 10⁻⁶ |
| 8252 | 398,9 × 10⁻⁶ | 0,5 | 1 | load100000000-01.fec | — | 4405 | 398,9 × 10⁻⁶ | 100 × 10⁶ | 0,2895 | 27,05 | 3,658 × 10⁻⁶ | 27,04 | 402,5 × 10⁻⁶ |
| 14100 | 43,33 × 10⁻⁹ | 0,25 | 2 | Y1-02.fec | 1 | 7528 | 43,33 × 10⁻⁹ | — | — | — | — | — | — |
| 14100 | 47,38 × 10⁻⁹ | 0,25 | 2 | Y2-02.fec | 2 | 7528 | 47,38 × 10⁻⁹ | — | — | — | — | — | — |
| 14100 | 43,33 × 10⁻⁹ | 0,25 | 2 | Y3-02.fec | 3 | 7528 | 43,33 × 10⁻⁹ | — | — | — | — | — | — |
| 14100 | 415,5 × 10⁻⁶ | 0,25 | 2 | load1000000-02.fec | — | 7528 | 415,5 × 10⁻⁶ | 1000000 | 12,18 | 17,53 | 153,7 × 10⁻⁶ | 12,61 | 569,2 × 10⁻⁶ |
| 14100 | 399 × 10⁻⁶ | 0,25 | 2 | load10000000-02.fec | — | 7528 | 399 × 10⁻⁶ | 10000000 | 2,809 | 26,62 | 35,43 × 10⁻⁶ | 26,47 | 434,4 × 10⁻⁶ |
| 14100 | 398,6 × 10⁻⁶ | 0,25 | 2 | load100000000-02.fec | — | 7528 | 398,6 × 10⁻⁶ | 100 × 10⁶ | 0,2896 | 27,03 | 3,654 × 10⁻⁶ | 27,03 | 402,2 × 10⁻⁶ |
| 49740 | 43,28 × 10⁻⁹ | 0,125 | 3 | Y1-03.fec | 1 | 25829 | 43,28 × 10⁻⁹ | — | — | — | — | — | — |
| 49740 | 47,32 × 10⁻⁹ | 0,125 | 3 | Y2-03.fec | 2 | 25829 | 47,32 × 10⁻⁹ | — | — | — | — | — | — |
| 49740 | 43,28 × 10⁻⁹ | 0,125 | 3 | Y3-03.fec | 3 | 25829 | 43,28 × 10⁻⁹ | — | — | — | — | — | — |
| 49740 | 415,1 × 10⁻⁶ | 0,125 | 3 | load1000000-03.fec | — | 25829 | 415,1 × 10⁻⁶ | 1000000 | 12,17 | 17,51 | 153,3 × 10⁻⁶ | 12,59 | 568,4 × 10⁻⁶ |
| 49740 | 398,6 × 10⁻⁶ | 0,125 | 3 | load10000000-03.fec | — | 25829 | 398,6 × 10⁻⁶ | 10000000 | 2,81 | 26,6 | 35,39 × 10⁻⁶ | 26,45 | 434 × 10⁻⁶ |
| 49740 | 398,2 × 10⁻⁶ | 0,125 | 3 | load100000000-03.fec | — | 25829 | 398,2 × 10⁻⁶ | 100 × 10⁶ | 0,2898 | 27,02 | 3,65 × 10⁻⁶ | 27,02 | 401,8 × 10⁻⁶ |
| Критерий | Получено | Допуск или ожидаемое значение | Итог |
|---|---|---|---|
| Баланс токов четырёх электродов Y1-01 | 19,32 × 10⁻¹² | 1e-06 | Выполнен |
| Баланс диэлектрической мощности Y1-01 | 19,47 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Баланс токов четырёх электродов Y2-01 | 16,24 × 10⁻¹² | 1e-06 | Выполнен |
| Баланс диэлектрической мощности Y2-01 | 1,562 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Баланс токов четырёх электродов Y3-01 | 20,24 × 10⁻¹² | 1e-06 | Выполнен |
| Баланс диэлектрической мощности Y3-01 | 1,631 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Взаимность комплексной матрицы Y00 сетка1 | 0 | 1e-05 | Выполнен |
| Взаимность комплексной матрицы Y01 сетка1 | 15,6 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Взаимность комплексной матрицы Y02 сетка1 | 435,6 × 10⁻¹⁵ | 1e-05 | Выполнен |
| Взаимность комплексной матрицы Y10 сетка1 | 14,27 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Взаимность комплексной матрицы Y11 сетка1 | 0 | 1e-05 | Выполнен |
| Взаимность комплексной матрицы Y12 сетка1 | 13,47 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Взаимность комплексной матрицы Y20 сетка1 | 435,6 × 10⁻¹⁵ | 1e-05 | Выполнен |
| Взаимность комплексной матрицы Y21 сетка1 | 14,73 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Взаимность комплексной матрицы Y22 сетка1 | 0 | 1e-05 | Выполнен |
| Баланс токов четырёх электродов load1000000-01 | 59,86 × 10⁻¹² | 1e-06 | Выполнен |
| Баланс диэлектрической мощности load1000000-01 | 75,12 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Узел нагруженной жилы load1000000-01.fec | 39,26 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Источник питает потери изоляции и нагрузку load1000000-01.fec | 57,15 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Баланс токов четырёх электродов load10000000-01 | 67,68 × 10⁻¹² | 1e-06 | Выполнен |
| Баланс диэлектрической мощности load10000000-01 | 7,531 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Узел нагруженной жилы load10000000-01.fec | 311 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Источник питает потери изоляции и нагрузку load10000000-01.fec | 4,623 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Баланс токов четырёх электродов load100000000-01 | 67,86 × 10⁻¹² | 1e-06 | Выполнен |
| Баланс диэлектрической мощности load100000000-01 | 26,07 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Узел нагруженной жилы load100000000-01.fec | 3,095 × 10⁻⁹ | 1e-05 | Выполнен |
| Источник питает потери изоляции и нагрузку load100000000-01.fec | 23 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Баланс токов четырёх электродов Y1-02 | 50,25 × 10⁻¹² | 1e-06 | Выполнен |
| Баланс диэлектрической мощности Y1-02 | 68,98 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Баланс токов четырёх электродов Y2-02 | 77,05 × 10⁻¹² | 1e-06 | Выполнен |
| Баланс диэлектрической мощности Y2-02 | 30,61 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Баланс токов четырёх электродов Y3-02 | 112,7 × 10⁻¹² | 1e-06 | Выполнен |
| Баланс диэлектрической мощности Y3-02 | 60,72 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Взаимность комплексной матрицы Y00 сетка2 | 0 | 1e-05 | Выполнен |
| Взаимность комплексной матрицы Y01 сетка2 | 32,54 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Взаимность комплексной матрицы Y02 сетка2 | 20,65 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Взаимность комплексной матрицы Y10 сетка2 | 29,75 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Взаимность комплексной матрицы Y11 сетка2 | 0 | 1e-05 | Выполнен |
| Взаимность комплексной матрицы Y12 сетка2 | 47,03 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Взаимность комплексной матрицы Y20 сетка2 | 20,65 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Взаимность комплексной матрицы Y21 сетка2 | 51,42 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Взаимность комплексной матрицы Y22 сетка2 | 0 | 1e-05 | Выполнен |
| Баланс токов четырёх электродов load1000000-02 | 46,18 × 10⁻¹² | 1e-06 | Выполнен |
| Баланс диэлектрической мощности load1000000-02 | 139,5 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Узел нагруженной жилы load1000000-02.fec | 10,6 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Источник питает потери изоляции и нагрузку load1000000-02.fec | 99,12 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Баланс токов четырёх электродов load10000000-02 | 42,81 × 10⁻¹² | 1e-06 | Выполнен |
| Баланс диэлектрической мощности load10000000-02 | 59,63 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Узел нагруженной жилы load10000000-02.fec | 380,8 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Источник питает потери изоляции и нагрузку load10000000-02.fec | 58,95 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Баланс токов четырёх электродов load100000000-02 | 39,92 × 10⁻¹² | 1e-06 | Выполнен |
| Баланс диэлектрической мощности load100000000-02 | 47,68 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Узел нагруженной жилы load100000000-02.fec | 4,09 × 10⁻⁹ | 1e-05 | Выполнен |
| Источник питает потери изоляции и нагрузку load100000000-02.fec | 51,19 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Баланс токов четырёх электродов Y1-03 | 516,2 × 10⁻¹² | 1e-06 | Выполнен |
| Баланс диэлектрической мощности Y1-03 | 137 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Баланс токов четырёх электродов Y2-03 | 809,4 × 10⁻¹² | 1e-06 | Выполнен |
| Баланс диэлектрической мощности Y2-03 | 435,8 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Баланс токов четырёх электродов Y3-03 | 392,9 × 10⁻¹² | 1e-06 | Выполнен |
| Баланс диэлектрической мощности Y3-03 | 130,3 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Взаимность комплексной матрицы Y00 сетка3 | 0 | 1e-05 | Выполнен |
| Взаимность комплексной матрицы Y01 сетка3 | 340,3 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Взаимность комплексной матрицы Y02 сетка3 | 68,55 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Взаимность комплексной матрицы Y10 сетка3 | 311,2 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Взаимность комплексной матрицы Y11 сетка3 | 0 | 1e-05 | Выполнен |
| Взаимность комплексной матрицы Y12 сетка3 | 367,2 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Взаимность комплексной матрицы Y20 сетка3 | 68,55 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Взаимность комплексной матрицы Y21 сетка3 | 401,5 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Взаимность комплексной матрицы Y22 сетка3 | 0 | 1e-05 | Выполнен |
| Баланс токов четырёх электродов load1000000-03 | 581 × 10⁻¹² | 1e-06 | Выполнен |
| Баланс диэлектрической мощности load1000000-03 | 325,6 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Узел нагруженной жилы load1000000-03.fec | 562 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Источник питает потери изоляции и нагрузку load1000000-03.fec | 205,3 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Баланс токов четырёх электродов load10000000-03 | 49,93 × 10⁻¹² | 1e-06 | Выполнен |
| Баланс диэлектрической мощности load10000000-03 | 851,3 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Узел нагруженной жилы load10000000-03.fec | 4,283 × 10⁻⁹ | 1e-05 | Выполнен |
| Источник питает потери изоляции и нагрузку load10000000-03.fec | 741,6 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Баланс токов четырёх электродов load100000000-03 | 54,32 × 10⁻¹² | 1e-06 | Выполнен |
| Баланс диэлектрической мощности load100000000-03 | 491,2 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Узел нагруженной жилы load100000000-03.fec | 42,04 × 10⁻⁹ | 1e-05 | Выполнен |
| Источник питает потери изоляции и нагрузку load100000000-03.fec | 447 × 10⁻¹² | 1e-05 | Выполнен |
| Сходимость наведённого напряжения R=1000000.0 | 0,001299 | 0,005 | Выполнен |
| Сходимость наведённого напряжения R=10000000.0 | 639,8 × 10⁻⁶ | 0,005 | Выполнен |
| Сходимость наведённого напряжения R=100000000.0 | 613,1 × 10⁻⁶ | 0,005 | Выполнен |
Допуски относятся к указанной учебной задаче и способу сравнения. Число показанных цифр не означает такой же физической точности.
Модели, решения и программа
Для нового расчёта сохраните программу, модели и необходимые данные в одну рабочую папку, сохраняя структуру подпапок.
- Файл результатов: README.md6873 байт
- Решение электрического тока: Y1-01.anc510840 байт
- Модель электрического тока: Y1-01.fec1732 байт
- Решение электрического тока: Y1-02.anc879517 байт
- Модель электрического тока: Y1-02.fec1765 байт
- Решение электрического тока: Y1-03.anc3169494 байт
- Модель электрического тока: Y1-03.fec1782 байт
- Решение электрического тока: Y2-01.anc510391 байт
- Модель электрического тока: Y2-01.fec1732 байт
- Решение электрического тока: Y2-02.anc878377 байт
- Модель электрического тока: Y2-02.fec1765 байт
- Решение электрического тока: Y2-03.anc3176046 байт
- Модель электрического тока: Y2-03.fec1782 байт
- Решение электрического тока: Y3-01.anc510482 байт
- Модель электрического тока: Y3-01.fec1732 байт
- Решение электрического тока: Y3-02.anc878509 байт
- Модель электрического тока: Y3-02.fec1765 байт
- Решение электрического тока: Y3-03.anc3169977 байт
- Модель электрического тока: Y3-03.fec1782 байт
- Решение электрического тока: load1000000-01.anc493613 байт
- Модель электрического тока: load1000000-01.fec1768 байт
- Решение электрического тока: load1000000-02.anc849591 байт
- Модель электрического тока: load1000000-02.fec1801 байт
- Решение электрического тока: load1000000-03.anc3067355 байт
- Модель электрического тока: load1000000-03.fec1818 байт
- Решение электрического тока: load10000000-01.anc495668 байт
- Модель электрического тока: load10000000-01.fec1768 байт
- Решение электрического тока: load10000000-02.anc853061 байт
- Модель электрического тока: load10000000-02.fec1801 байт
- Решение электрического тока: load10000000-03.anc3080439 байт
- Модель электрического тока: load10000000-03.fec1818 байт
- Решение электрического тока: load100000000-01.anc499565 байт
- Модель электрического тока: load100000000-01.fec1768 байт
- Решение электрического тока: load100000000-02.anc859736 байт
- Модель электрического тока: load100000000-02.fec1802 байт
- Решение электрического тока: load100000000-03.anc3104318 байт
- Модель электрического тока: load100000000-03.fec1819 байт
- Программа встроенного Python: reproduce.py19124 байт
Границы применимости
- Квазистатическое поперечное электрическое поле с линейной изоляцией. Индуктивная наводка, распространение волн, конечные соединения кабеля и контактные сопротивления не рассчитываются.
- Точные учебные модели проверяются численно; экспериментальная проверка и снимки интерфейса FEMM выполняются отдельно.