Баланс мощностей. Расчет переходных процессов Метод узловых потенциалов Метод наложения Трехфазный электрический ток Двигатель постоянного тока Асинхронный электродвигатель

Баланс мощностей.

Для любой электрической цепи суммарная мощность Ри, развиваемая источниками электрической энергии (источниками тока и ЭДС), равна суммарной мощности Рп, расходуемой потребителями (резисторами).

РR = U×I = R∙I 2 = U 2/R – мощность, рассеиваемая резистором.

РЕ = ±Е∙I  – мощность источника ЭДС.

РJ = ± UJ ×J – мощность источника тока.

Мощности, рассеваемые резисторами, всегда положительны, в то время как мощности источников электрической энергии, в зависимости от соотношения направлений падения напряжения и тока в них, могут иметь любой знак. Если направление протекания тока через источник противоположно направлению падения напряжения на нём, то мощность источника положительна, т.е. он отдаёт энергию в электрическую цепь. В противном случае мощность источника отрицательна, и он является потребителем электрической энергии. Следует заметить, что направление падения напряжения всегда противоположно направлению ЭДС, поэтому для источника ЭДС условием положительной мощности является совпадение направлений ЭДС и тока.

Примеры рассмотрены в задачах 1.1 и 1.2.

Далее приведены задачи, решённые описанными выше методами расчета.

ЗАДАЧА 1.1

Дано: Е=100 В; R1=5 Ом; R2=15 Ом; R3=40 Ом; R4=35 Ом; R5=85 Ом.

Найти: все неизвестные токи, используя законы Кирхгофа; показать, что баланс мощностей имеет место.

Решение:

Всего в схеме три ветви рв=3, ветвей с источниками тока нет рт=0, число неизвестных токов равно р=(рв–рт)=3–0=3, количество узлов – q=2, число уравнений по первому закону Кирхгофа – (q–1)=2–1=1, число уравнений по второму закону Кирхгофа – n =p–(q–1)=3–(2–1)=2.

Выберем положительные направления токов и обозначим их стрелками. Выберем и обозначим стрелками направления обхода двух независимых контуров: I и II. Составим систему уравнений Кирхгофа

для узла 2 –I1 + I2 + I3 = 0

для контура I (R1 + R2)·I1 + R3·I2 = Е

для контура II R3·I2 – (R4 + R5)·I3 = 0

Полученные уравнения после подстановки в них числовых значений будут иметь следующий вид

.

Решение данной системы: I1 = 2 [A], I2 = 1,5 [A], I3 = 0,5 [A].

Баланс мощностей для рассматриваемой цепи

Е·I1 = R1·I12 + R2·I12 + R3·I22 + R4·I32 + R5·I32 или

100·2 = 5·22 +15·22 +40·1,52 +35·0,52 +85·0,52.

Получено тождество 200 = 200.

Ответ: I1 = 2 [A], I2 = 1,5 [A], I3 = 0,5 [A], Ри = Рп = 200 [Вт].

Найти: все неизвестные токи, используя законы Кирхгофа; показать, что баланс мощностей имеет место

Найти: ток через источник Е, используя метод эквивалентных преобразований. Обозначим положительное направление искомого тока Iх. Нарисуем эквивалентную электрическую схему с эквивалентным генератором. На схеме произвольно выбрано положительно направление ЭДС Ег. Это позволяет записать для режима холостого хода эквивалентного генератора с отключенной ветвью Найти: все неизвестные токи методом контурных токов


На главную