Для чего составляют баланс мощностей? Привести уравнение баланса мощностей для цепи постоянного тока, содержащей несколько резисторов, источник ЭДС и источник тока.

Ответ: Скорость преобразования электрической энергии в другие виды представляет электрическую мощность: . Из закона сохранения энергии следует, что мощность источников питания в любой момент времени равна сумме мощностей, расходуемой на всех участках цепи. (1.8). Это соотношение (1.8) называют уравнением баланса мощностей. При составлении уравнения баланса мощностей следует учесть, что если действительные направления ЭДС и тока источника совпадают, то источник ЭДС работает в режиме источника питания, и произведение EI подставляют в (1.8) со знаком плюс. Если не совпадают, то источник ЭДС работает в режиме потребителя электрической энергии, и произведение EI подставляют в (1.8) со знаком минус. Для цепи, показанной на рис. 1.2 уравнение баланса мощностей запишется в виде: EI=I²(r₀+R)+I₁²R₁+I₂²R₂. При расчете электрических цепей используются определенные единицы измерения. Электрический ток измеряется в амперах (А), напряжение – в вольтах (В), сопротивление – в омах (Ом), мощность – в ваттах (Вт). Рис. 1.2: .

Рассмотрим частные случаи: 1)Рисунок 1.11: E-U = RI; EI-UI = RI²; P_пост = -UI < 0;

; EI = UI+RI². Мощность, вырабатываемая источником, частично выделяется в виде тепла на данном участке, и отдается в остальную схему. Участок работает в режиме генератора.

2)Рисунок 1.12: E+U=RI; P_пост>0;

; . Мощность, вырабатываемая на данном участке, и мощность, поступающая на участок извне, выделяются в виде тепла на сопротивлении R. Такие направления величин характерны для режима торможения двигателя. Участок работает в режиме потребителя.

3)Рисунок 1.13: -E+U = RI; P_выр=-EI < 0; UI = EI+RI².

Мощность, поступающая на участок, расходуется на создание вырабатываемой мощности и выделяется в виде тепла. Такие направления характерны для режима подзаряда аккумулятора. Участок является потребителем энергии. В замкнутой цепи алгебраическая сумма поступающих мощностей всегда равна нулю. Поэтому уравнение баланса мощностей для замкнутой цепи записывается следующим образом: (1.13) Это уравнение отражает закон сохранения энергии. Если в схеме имеется источник тока, то он также вырабатывает мощность: (1.14) ,где U_J=j_a-j_b Рисунок 1.14: .