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.
Как было показано ранее, одним из важнейших преимуществ многофазных систем является получение вращающегося магнитного поля с помощью неподвижных катушек, на чем основана работа двигателей переменного тока. Рассмотрение этого вопроса начнем с анализа магнитного поля катушки с синусоидальным током. Законы Кирхгофа при расчете электрических цепей