1.7. Баланс потужностей

Найбільш точно виконані розрахунки електричних схем можна перевірити за балансом потужностей: сумарна потужність усіх джерел EPC і струму повинна дорівнювати сумарній потужності всіх споживачів:

(1.80)

Потужності джерел EPC розраховуються за формулою:

(1.81)

де – EPC і-ї вітки, – струм і-ї вітки.

Якщо в схемі декілька джерел ЕРС, то може бути, що деякі із джерел працюватимуть у режимі споживачів, і тоді ці джерела в ΣP_дж увійдуть зі знаком "мінус".

Режим роботи джерела визначається за правилом: джерело працює в режимі джерела і добуток EI береться з "плюсом", якщо напрям EPC і напрям діючого струму в даній вітці співпадають. Якщо ж EPC та струм зустрічні (за рахунок дії інших EPC схеми), це означає, що добуток EI цього джерела в балансі ΣP_дж слід брати з "мінусом".

Тому важливо після закінчення розрахунків і перед перевіркою правильності виконаних розрахунків на схемі поміняти на зворотні напрями струмів у тих вітках, де вони отримані з "мінусом".

Потужність джерела струму також повинна бути врахована.

. (1.82)

де – потенціал вузла, до якого підключене джерело струму J.

Цей добуток входить у ΣP_дж зі знаком "плюс", якщо співпадають знаки та , тобто, якщо потенціал вузла отримаємо додатнім і струм джерела струму направлений до цього вузла.

Потужності споживачів розраховуються за формулою:

(1.83)

де та – відповідно струм та опір резистора і-ї вітки.

Ці доданки будуть завжди з плюсом, бо струм у квадраті, а фізично вони означають перетворення електричної енергії в теплову.

Тема 2. Лінійні кола однофазного змінного струму

Навчальна мета: розкрити принципи побудови та закони функціонування електричних кіл однофазного змінного струму

Час: 70 хвилин.

Метод: лекція.

Місце: навчальна аудиторія.

Навчальні питання:

1. 5 хв.

2. 10 хв.

3. 10 хв.

4. 10 хв.

5. 10 хв.

6. 10 хв.

7. 10 хв

8. Заключна частина – 5 хв. (підсумок лекції, відповіді на запитання)

Матеріально-технічне забезпечення: схеми, малюнки, збірники задач та матеріалів.

Джерела та література:

Л – 2, 3, 6.

План

1. Загальні відомості

2. Синусоїдний струм. Діюче значення синусоїдного струму

3. Змінний струм у колі з активним опором. Індуктивність у колі синусоїдного струму. Ємність у колі синусоїдної напруги

4. Загальні відомості про комплексний метод розрахунку кіл змінного струму.

5. Закони Ома та Кірхгофа у комплексній формі

6. Резонанс у колах змінного струму

7. Електричні потужності однофазного кола змінного струму

2.1. Загальні відомості

Наприкінці XIX століття виникла необхідність передавати електроенергію на значні відстані. Постійний струм для цієї цілі не підходив, оскільки в той час не вміли підвищувати його напругу, а на низькій (генераторній) напрузі були занадто великі втрати в лініях передачі (вони пропорційні квадрату струму ). Ця проблема почала розв'язуватися після того, як був винайдений змінний струм, трансформатор, електродвигун.

Змінним називається струм, який змінює з часом свою величину та напрям. Доволі часто його зміна повторюється через деякий проміжок часу Т, який прийнято називати періодом:

(2.1)

Кількість періодів за секунду називають частотою:

(2.2)

З періодичних змінних струмів найбільшого практичного застосування отримали синусоїдні струми і напруги. Вони забезпечують мінімальні втрати енергії при генеруванні, трансформації, використанні енергії у електродвигунах. Крім того, синусоїдні струми найпростіше виробляються генераторами електростанцій.