Электрическая цепь предполагает передачу определенной мощности от источника к потребителю. При этом, должно сохраняться равновесие, если схема состоит из сопротивлений, индуктивности. Статья раскроет тему, что такое баланс мощностей в простой цепи переменного тока. Будет описан этот показатель для постоянного напряжения, приведены формулы вычисления.
Видео:2.4 Уравнения баланса мощностей в электромагнитном полеСкачать
Определение
Вычисление данного параметра в электрической цепи основано на известном законе сохранения энергии. Из него следует, что мгновенные показатели, передаваемые от источника, должны быть равны сумме значений, которую получают потребители.
Баланс для мощностей представляет собой общеизвестный нам закон сохранения энергии. Выражение данного закона в этом случае — сумма всей энергии от источников (генератора или блока питания) равняется сумме, которую получают приемники.
Можно использовать альтернативный вариант. Для него формула при этом имеет вид как на рисунке ниже:
Стоит принять во внимание, что любая электрическая схема имеет сопротивление. Описываемая величина с сопутствующими значениями рассчитывается с учетом разновидности напряжений. Принимая во внимание закон сохранения энергии, стоит учитывать, что по электрической схеме всегда передается энергия.
Видео:Баланс мощностейСкачать
Назначение
Составление простого баланса мощностей используют для точного определения расхождений между передаваемой и получаемой энергиями. Также, уравнение баланса мощностей применяется для решения многих электротехнических задач.
Видео:Баланс мощностей | Активная мощностьСкачать
Переменный ток
Баланс мощностей в простой цепи переменного тока рассчитывается по более сложной формуле. Баланс мощностей в простой цепи синусоидального тока учитывает комплексные, реактивные и активные параметры.
- Комплексная. Состоит из мощностей передаваемых и получаемых. Необходимо будет выполнить расчет, в котором все слагаемые левой части формулы являются положительными (идут со знаками +), при условии, когда совпадает направление заряженных частиц «Ik» с «ЭДС». Должно соблюдаться правило не совпадения «Jk» с направлением напряжения «Uk». Если условия не соответствуют установленным требованиям, все данные левой части формулы становятся отрицательными. Формула приведена ниже.
- Активные. Значения, отдающиеся источником равны принимаемым потребителями. Вычисление активной мощности полностью зависит от представленной комплексной энергии. Активное значение является расходуемым, невосполнимым, так как уходит на работу приборов. Данный метод вычисления и его формула представлены ниже.
- Реактивная мощность источника с потребителем равны. Единственное отличие заключается в том, что этот параметр не растрачиваемый. Данный показатель просто циркулирует по схеме. Формула представлена ниже.
Главное отличие рассматриваемой величины — это наличие ненаправленного движения переменного тока по проводникам. Параметр такой схемы может быть увеличен или уменьшен (например, генератором), что может повлиять на конечный результат.
Видео:#П.4 Уравнение баланса мощностей / мощность потребителя / мощность генератораСкачать
Постоянный ток
В электрической цепи постоянного тока напряжение и мощность всегда одного значения. Поэтому сделать вычисление намного проще. Можно сделать расчет на основе достаточно простого примера.
- В цепи имеется ЭДС «Е» и резистор «R». При расчете должна быть найдена сила тока.
- I=E/R. Подставляем имеющиеся значения, получаем I=10/10=1 ампер.
- Так мы нашли силу тока. Теперь нам будет нужен параметр мощности приемника «R» и источника.
- Pист=I×E=1×10=10 Ватт. Это значение для источника.
- Теперь для того, чтобы найти Р для приемника делаем расчет как на рисунке ниже.
- Теперь составим общий баланс — 10 ватт=10 ватт. Данный подсчет показал, что для представленной схемы сохраняется равновесие.
При вычислении параметров этой схемы имеет смысл учесть расход приемника. Резистор при нагреве выделяет тепло, а значит выполняется преобразование электричества в тепло. Беря во внимание физический закон сохранения, тепло выделяемое резистором также будет равно 10 Ватт.
Видео:Мощность в цепях синусоидального тока. Баланс мощностейСкачать
Заключение
В статье было приведено описание, способ расчета баланса мощностей для постоянного и переменного тока. Для электротехники данный баланс очень важен, ведь с помощью него можно выполнять различные расчеты.
Видео:Баланс мощностей. Пример 1Скачать
Видео по теме
Видео:Баланс мощностей цепи переменного тока│Активная, реактивная и полная мощностиСкачать
Баланс мощностей в цепи постоянного тока
Баланс мощностей является следствием закона сохранения энергии — суммарная мощность вырабатываемая (генерируемая) источниками электрической энергии равна сумме мощностей потребляемой в цепи.
Источники E1 и E2 вырабатывают электрическую энергию, т.к. направление ЭДС и тока в ветвях с источниками совпадают (если ЭДС и ток в ветвях направлены в противоположную сторону, то источник ЭДС потребляет энергию и его записывают со знаком минус). Баланс мощностей для заданной цепи запишется так:
С учетом погрешности расчетов баланс мощностей получился.
Какова допустимая погрешность?? У меня выходит 0,561
По идее баланс мощности должен равняться нулю, но так как мы округляем некоторые значения при расчете — возникает погрешность, которая может составлять примерно 0,1 — 5% от потребляемой мощности.
Про знаки ЭДС сказано про знаки мощностей приёмников — нет.
Видео:Проверка решений балансом мощностей | Теоретическим основам электротехникиСкачать
Баланс мощностей
При решений электротехнических задач, часто нужно проверить правильность найденных значений. Для этого в науке ТОЭ, существует так называемый баланс мощностей.
Баланс мощностей – это выражение закона сохранения энергии, в электрической цепи. Определение баланса мощностей звучит так: сумма мощностей потребляемых приемниками, равна сумме мощностей отдаваемых источниками. То есть если источник ЭДС в цепи отдает 100 Вт, то приемники в этой цепи потребляют ровно такую же мощность.
Или 
Проверим это соотношение на простом примере.
Для начала свернем схему и найдем эквивалентное сопротивление. R2 и R3 соединены параллельно.
Найдем по закону Ома ток источника и напряжение на R23, учитывая, что r1 и R23 соединены последовательно, следовательно, сила тока одинаковая.
Теперь проверим правильность с помощью баланса мощностей.
Небольшое различие в значениях связано с округлениями в ходе расчета.
С помощью баланса мощностей, можно проверить не только простую цепь, но и сложную. Давайте проверим сложную цепь из статьи метод контурных токов.
Как видите независимо от сложности цепи, баланс сошелся, и должен сойтись в любой цепи!
💡 Видео
Урок 4. Расчет цепей постоянного тока. Законы КирхгофаСкачать
Расчет цепи с ИСТОЧНИКОМ ТОКА по законам КирхгофаСкачать
3.4 Уравнения баланса мощностей в монохроматическом полеСкачать
Работа и мощность электрического тока. Баланс мощностей в электрической цепи. КПД электрической цепиСкачать
Теоретические основы электротехники 48. Теорема Лонжевена, баланс мощностейСкачать
Регулирование частоты и мощности. Часть 1. Баланс мощностей. Автоматический регулятор скорости.Скачать
Коэффициент мощности (cos φ) Активная, реактивная и полная мощность. Как исправить плохой коэфицент.Скачать
59 Баланс мощностейСкачать
Цепи переменного тока. Комплексные значения сопротивлений, токов и напряжений в цепи. Задача 1Скачать
Метод контурных токов - определение токов. ЭлектротехникаСкачать
Активная, реактивная и полная мощность. Что это такое, на примере наглядной аналогии.Скачать
Электричество за 2 минуты! Напряжение, сила, мощность, постоянный и переменный ток. ПРОСТО О СЛОЖНОМСкачать
