Hoe bewys jy dat aktiewe krag die een is wat verantwoordelik is vir meganiese werk en nie reaktiewe krag nie?

Hoe om te bewys dat aktiewe krag die krag is wat meganiese werk genereer, nie reaktiewe krag nie

Om te bewys dat aktiewe krag (Aktiewe Krag, P) die krag is wat meganiese werk genereer, en nie reaktiewe krag (Reaktiewe Krag, Q) nie, kan ons die fisiese beginsels van kragstelsels en die aard van energie-omsetting ondersoek. Hieronder volg 'n gedetailleerde verduideliking:

1. Definisies van Aktiewe Krag en Reaktiewe Krag

Aktiewe Krag P: Aktiewe krag verwys na die werklike elektriese krag wat in 'n wisselstroom-sirkel verbruik word en in nuttige werk omgeskakel word. Dit is geassosieer met weerstandselemente en verteenwoordig die omskakeling van elektriese energie in ander vorms van energie, soos termiese of meganiese energie. Die eenheid van aktiewe krag is watt (W).

Reaktiewe Krag Q: Reaktiewe krag verwys na die deel van elektriese krag in 'n wisselstroom-sirkel wat tussen die brontoevoer en die belasting as gevolg van die teenwoordigheid van induktiewe of kapasitiewe elemente osilleer. Dit voer nie direk nuttige werk uit nie, maar beïnvloed die spannings- en stroomverdeling in die sisteem, wat die effektiwiteit daarvan beïnvloed. Die eenheid van reaktiewe krag is volt-amper reaktief (VAR).

2. Kragfaktor en Faseverskil

In 'n wisselstroom-sirkel bepaal die faseverskil tussen die stroom en spanning die verhouding van aktiewe krag tot reaktiewe krag. Die kragfaktor cos(ϕ) is 'n maatstaf van hierdie faseverskil, waar ϕ die fasehoek tussen die stroom en spanning is.

Wanneer ϕ=0, is die stroom en spanning in fase, en bestaan slegs aktiewe krag, sonder enige reaktiewe krag. Dit is algemeen by puur weerstandse ladinge.

Wanneer ϕ≠0, is die stroom en spanning out of fase, wat gelei tot beide aktiewe en reaktiewe krag. Vir induktiewe ladinge (soos moore), bly die stroom agter die spanning; vir kapasitiewe ladinge, lei die stroom voor die spanning.

3. Perspektief van Energie-omsetting

Fisiese betekenis van Aktiewe Krag:

Aktiewe krag is die krag wat, deur weerstandselemente, elektriese energie in ander vorms van energie, soos meganiese energie of hitte, omskakel. Byvoorbeeld, in 'n motor, oorkom aktiewe krag die belastingsweerstand, drijf die rotor om te roteer en produseer meganiese werk.

Die grootte van aktiewe krag bepaal die werklike energieverbruik in die sisteem, wat dit die krag maak wat direk verband hou met die uitvoering van nuttige werk.

Fisiese betekenis van Reaktiewe Krag:

Reaktiewe krag voer nie direk nuttige werk uit nie, maar is geassosieer met die stoor van energie in magnetiese of elektriese velde binne induktiewe of kapasitiewe elemente. Dit osilleer tussen die brontoevoer en die belasting sonder om net meganiese werk te produseer.

Die primêre rol van reaktiewe krag is om die spanningvlakke in die sirkel te handhaaf en die vestiging en instandhouding van magnetiese of elektriese velde te ondersteun. Alhoewel dit nie direk werk doen nie, is dit nodig vir die stabiele operasie van die sisteem.

4. Voorbeeld met 'n Elektriese Motor

Deur 'n elektriese motor as voorbeeld te gebruik, word die onderskeid tussen aktiewe krag en reaktiewe krag duideliker:

Aktiewe Krag: Die aktiewe krag in 'n motor word gebruik om die belastingsweerstand te oorkom, die rotor om te laat roteer en meganiese werk te produseer. Hierdie deel van die krag word uiteindelik omgeskakel in meganiese energie, wat masjienerie soos pompe of waaiers aanstuur.

Reaktiewe Krag: Die reaktiewe krag in 'n motor word gebruik om die magnetiese veld tussen die rotor en stator te vestig en te handhaaf. Hierdie magnetiese veld is noodsaaklik vir die motor se operasie, maar dit produseer nie direk meganiese werk nie. Reaktiewe krag osilleer tussen die kragbrontoevoer en die motor, sonder om omgeskakel te word in nuttige meganiese energie.

5. Wet van Energiebehoud

Volgens die wet van energiebehoud moet die elektriese energietoevoer aan 'n sisteem gelyk wees aan die uitvoergeenergie (insluitend meganiese en termiese energie) plus enige verliese (soos weerstandsverliese). Aktiewe krag is die deel van elektriese energie wat werklik verbruik en omgeskakel word in nuttige werk, terwyl reaktiewe krag tussentydig in magnetiese of elektriese velde gestoor word en nie direk bydra tot nuttige werk nie.

6. Wiskundige Uitdrukking

In 'n driefase wisselstroom-sirkel kan die totale skynbare krag S (Skynbare Krag) uitgedruk word as:

Waar:

• P is die aktiewe krag, gemeet in watt (W).

• Q is die reaktiewe krag, gemeet in volt-amper reaktief (VAR).

Aktiewe krag P kan bereken word deur die volgende formule te gebruik:

Reaktiewe krag Q kan bereken word deur die volgende formule te gebruik:

Hier, V is die lynspanning, I is die lynstroom, en ϕ is die fasehoek tussen die stroom en spanning.

7. Opsomming

• Aktiewe Krag is die werklike krag wat verbruik en omgeskakel word in nuttige werk, soos meganiese of termiese energie. Dit is geassosieer met weerstandselemente en kan meganiese werk genereer.

• Reaktiewe Krag is die krag geassosieer met induktiewe of kapasitiewe elemente, wat tussen die brontoevoer en die belasting osilleer. Dit handhaaf magnetiese of elektriese velde, maar voer nie direk nuttige werk uit nie.

Daarom is aktiewe krag die krag wat meganiese werk genereer, terwyl reaktiewe krag, alhoewel krities vir sisteemstabiliteit, nie direk bydra tot die uitvoering van werk nie. Reaktiewe krag ondersteun die energie-oordraagproses deur die nodige magnetiese of elektriese velde te handhaaf.