Энергетический баланс в электрической цепи
Энергия от источника переносится приемнику электромагнитным полем со скоростью
распространения волны. Для воздушных линий электропередачи эта скорость близка
к скорости света с=300000 км/с, для кабельных линий она чуть меньше 
. Таким образом, электромагнитная волна за единицу времени
(1 сек) многократно пробегает путь от источника энергии до приемника.
Согласно закону сохранения энергии в любой электрической цепи за любой промежуток времени T должен выполняться баланс между генерируемой и потребляемой энергией: åWист=åWпр. Количество энергии, за единицу времени (1сек), называется мощностью, следовательно, в любой цепи существует баланс между мощностью источников и приемников: åРист=åРпр.
В любой энергосистеме, состоящей из электростанций, линий электропередачи и потребителей электроэнергии в любой момент времени существует динамическое равновесие между суммарными мощностями источников и приемников электрической энергии, при этом источники энергии должны постоянно приспосабливаться к изменяющимся запросам потребителя. Электростанции в энергосистеме работают без промежуточного склада готовой продукции!
5. Физические процессы в электрической цепи
Электрической цепью называется совокупность технических устройств, образующих пути для замыкания электрических токов и предназначенных для производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии. Любая электрическая цепь предполагает наличие в своей структуре как минимум трех элементов, а именно: источников энергии, приемников энергии и соединяющих их проводов или линий электропередачи. Как известно, носителем энергии является электромагнитное поле, которое сосредоточено как внутри так и вне проводов. Таким образом, для рассмотрения физических явлений в электрической цепи во всей полноте необходимо проводить расчет и исследование электромагнитного поля заданной цепи. При физическом решении этой задачи пользуются дифференциальными понятиями и параметрами, характеризующими электромагнитное поле в рассматриваемой точке, такими как `Е,`Н,`d, `В,`D, m, g, e . Математическое описание электромагнитных полей на основе дифференциальных понятий оказывается сложной задачей.
Электрическая цепь состоит, как правило, из отдельных однородных участков. В этом случае предоставляется возможность с достаточной для инженерных расчетов точностью описывать процессы на отдельных участках с помощью интегральных понятий:
электродвижущая сила (ЭДС)
источника энергии;
электрическое напряжение;
электрический ток;
электрический заряд;
магнитный поток;
электрическое сопротивление.
Применение интегральных понятий к расчетам электрических цепей позволяет получать сравнительно простые решения задач с допустимой методической погрешностью.
В каждой реальной электрической цепи можно одновременно наблюдать следующие физические процессы:
1) процесс генерирования электрической энергии, который происходит в источниках (генераторах) в результате преобразования одного из видов энергии (механической, химической и др.) в электрическую;
2)процесс преобразования электрической энергии в другие виды, который протекает в приемниках энергии;
3)процесс накопления (или возврата) энергии в объеме магнитного поля:
4)процесс накопления (или возврата) энергии в объеме электрического поля:
Перечисленные физические процессы в том или другом сочетании присущи всем элементам электрической цепи, протекают одновременно и связаны между собой законом сохранения энергии.
Катушка индуктивности
Идеальный индуктивный элемент не
обладает ни активным сопротивлением, ни емкостью. Пусть протекающий через него
ток (см. рис. 8) определяется выражением 
. Тогда для напряжения на зажимах катушки индуктивности
можно записать
|
| (5) |
.Полученный результат показывает,
что напряжение на катушке индуктивности опережает по фазе ток на 
/2. Таким образом, если на входы двухлучевого осциллографа
подать сигналы u и i, то на его экране (идеальный индуктивный элемент) будет иметь
место картинка, соответствующая рис. 9.
Из (5) вытекает:
& | |
|
|
.
| На главную сайта Dvoika.net |