কিভাবে প্রমাণ করবেন যে সক্রিয় শক্তি যান্ত্রিক কাজের জন্য দায়ী এবং প্রতিক্রিয়াশীল শক্তি নয়?

কিভাবে প্রমাণ করব যে সক্রিয় শক্তি হল যা মেকানিকাল কাজ উৎপন্ন করে, বৈদ্যুতিন শক্তি নয়

সক্রিয় শক্তি (Active Power, P) যে এটি মেকানিকাল কাজ উৎপন্ন করে, বৈদ্যুতিন শক্তি (Reactive Power, Q) নয়, এটি প্রমাণ করার জন্য আমরা শক্তি প্রणালীর পদার্থবিদ্যাগত নীতি এবং শক্তি রূপান্তরের প্রকৃতি পর্যবেক্ষণ করতে পারি। নিম্নে একটি বিস্তারিত ব্যাখ্যা দেওয়া হল:

1. সক্রিয় শক্তি এবং বৈদ্যুতিন শক্তির সংজ্ঞা

সক্রিয় শক্তি P: সক্রিয় শক্তি হল একটি AC সার্কিটে প্রাপ্ত বাস্তব বৈদ্যুতিন শক্তি যা উপযোগী কাজে রূপান্তরিত হয়। এটি প্রতিরোধী উপাদানের সাথে সম্পর্কিত এবং বৈদ্যুতিন শক্তিকে অন্যান্য শক্তির আকারে, যেমন তাপীয় বা মেকানিকাল শক্তিতে রূপান্তরিত করে। সক্রিয় শক্তির একক হল ওয়াট (W)।

বৈদ্যুতিন শক্তি Q: বৈদ্যুতিন শক্তি হল AC সার্কিটে ইনডাকটিভ বা ক্যাপাসিটিভ উপাদানের উপস্থিতিতে উৎস এবং লোডের মধ্যে দোলায়মান বৈদ্যুতিন শক্তির অংশ। এটি সরাসরি উপযোগী কাজ করে না, কিন্তু প্রণালীতে ভোল্টেজ এবং বিদ্যুৎ বিতরণে প্রভাব ফেলে এবং এর দক্ষতায় প্রভাব ফেলে। বৈদ্যুতিন শক্তির একক হল ভোল্ট-এম্পিয়ার রিএকটিভ (VAR)।

2. শক্তি ফ্যাক্টর এবং পর্যায় পার্থক্য

AC সার্কিটে, বিদ্যুৎ এবং ভোল্টেজের মধ্যে পর্যায় পার্থক্য সক্রিয় শক্তি এবং বৈদ্যুতিন শক্তির অনুপাত নির্ধারণ করে। শক্তি ফ্যাক্টর cos(ϕ) এই পর্যায় পার্থক্যের একটি পরিমাপ, যেখানে ϕ হল বিদ্যুৎ এবং ভোল্টেজের মধ্যে পর্যায় কোণ।

যখন ϕ=0, বিদ্যুৎ এবং ভোল্টেজ পর্যায়ে থাকে, এবং শুধুমাত্র সক্রিয় শক্তি থাকে, কোন বৈদ্যুতিন শক্তি নেই। এটি শুধুমাত্র প্রতিরোধী লোডে সাধারণ।

যখন ϕ≠0, বিদ্যুৎ এবং ভোল্টেজ পর্যায়ে থাকে না, ফলে সক্রিয় এবং বৈদ্যুতিন শক্তি উভয়ই থাকে। ইনডাকটিভ লোডের (যেমন মোটর) ক্ষেত্রে, বিদ্যুৎ ভোল্টেজের পিছনে থাকে; ক্যাপাসিটিভ লোডের ক্ষেত্রে, বিদ্যুৎ ভোল্টেজের আগে থাকে।

3. শক্তি রূপান্তরের দৃষ্টিকোণ

সক্রিয় শক্তির পদার্থবিদ্যাগত অর্থ:

সক্রিয় শক্তি প্রতিরোধী উপাদানের মাধ্যমে বৈদ্যুতিন শক্তিকে অন্যান্য শক্তির আকারে, যেমন মেকানিকাল শক্তি বা তাপ শক্তিতে রূপান্তরিত করে। উদাহরণস্বরূপ, একটি মোটরে, সক্রিয় শক্তি লোড প্রতিরোধ অতিক্রম করে, রোটারকে ঘুরায় এবং মেকানিকাল কাজ উৎপন্ন করে।

সক্রিয় শক্তির পরিমাণ প্রণালীতে বাস্তব শক্তি ব্যবহার নির্ধারণ করে, যা উপযোগী কাজ করার জন্য সরাসরি সম্পর্কিত শক্তি।

বৈদ্যুতিন শক্তির পদার্থবিদ্যাগত অর্থ:

বৈদ্যুতিন শক্তি সরাসরি উপযোগী কাজ করে না, কিন্তু ইনডাকটিভ বা ক্যাপাসিটিভ উপাদানের মধ্যে চৌম্বকীয় বা বৈদ্যুতিন ক্ষেত্রে শক্তি সঞ্চয়ের সাথে সম্পর্কিত। এটি উৎস এবং লোডের মধ্যে দোলায়মান হয় এবং নেট মেকানিকাল কাজ উৎপন্ন করে না।

বৈদ্যুতিন শক্তির প্রধান ভূমিকা হল সার্কিটে ভোল্টেজ স্তর বজায় রাখা এবং চৌম্বকীয় বা বৈদ্যুতিন ক্ষেত্রের স্থাপন এবং বজায় রাখা। যদিও এটি সরাসরি কাজ করে না, এটি প্রণালীর স্থিতিশীল কাজের জন্য প্রয়োজনীয়।

4. একটি বৈদ্যুতিন মোটরের উদাহরণ

একটি বৈদ্যুতিন মোটর উদাহরণ দিয়ে, সক্রিয় শক্তি এবং বৈদ্যুতিন শক্তির মধ্যে পার্থক্য স্পষ্ট হয়:

সক্রিয় শক্তি: মোটরে সক্রিয় শক্তি লোড প্রতিরোধ অতিক্রম করে, রোটারকে ঘুরায় এবং মেকানিকাল কাজ উৎপন্ন করে। এই শক্তির অংশ শেষ পর্যন্ত মেকানিকাল শক্তিতে রূপান্তরিত হয়, যা পাম্প বা ফ্যান জাতীয় যন্ত্রকে চালায়।

বৈদ্যুতিন শক্তি: মোটরে বৈদ্যুতিন শক্তি রোটার এবং স্টেটরের মধ্যে চৌম্বকীয় ক্ষেত্র স্থাপন এবং বজায় রাখার জন্য ব্যবহৃত হয়। এই চৌম্বকীয় ক্ষেত্র মোটরের কাজের জন্য অপরিহার্য, কিন্তু এটি সরাসরি মেকানিকাল কাজ উৎপন্ন করে না। বৈদ্যুতিন শক্তি শক্তি উৎস এবং মোটরের মধ্যে দোলায়মান হয়, উপযোগী মেকানিকাল শক্তিতে রূপান্তরিত হয় না।

5. শক্তির সংরক্ষণ সূত্র

শক্তির সংরক্ষণ সূত্র অনুসারে, একটি প্রণালীতে ইনপুট বৈদ্যুতিন শক্তি অউটপুট শক্তি (মেকানিকাল এবং তাপ শক্তি সহ) এবং কোন লোকসান (যেমন প্রতিরোধী লোকসান) এর সমান হতে হবে। সক্রিয় শক্তি হল সেই বৈদ্যুতিন শক্তির অংশ যা বাস্তবে ব্যবহৃত হয় এবং উপযোগী কাজে রূপান্তরিত হয়, অন্যদিকে বৈদ্যুতিন শক্তি ক্ষণস্থায়ীভাবে চৌম্বকীয় বা বৈদ্যুতিন ক্ষেত্রে সঞ্চিত থাকে এবং সরাসরি উপযোগী কাজে অবদান রাখে না।

6. গাণিতিক প্রকাশ

একটি তিন-ফেজ AC সার্কিটে, মোট প্রতিফলিত শক্তি S (Apparent Power) নিম্নরূপে প্রকাশ করা যায়:

যেখানে:

• P হল সক্রিয় শক্তি, ওয়াট (W) এ মাপা হয়।

• Q হল বৈদ্যুতিন শক্তি, ভোল্ট-এম্পিয়ার রিএকটিভ (VAR) এ মাপা হয়।

সক্রিয় শক্তি P নিম্নলিখিত সূত্র দিয়ে গণনা করা যায়:

বৈদ্যুতিন শক্তি Q নিম্নলিখিত সূত্র দিয়ে গণনা করা যায়:

এখানে, V হল লাইন ভোল্টেজ, I হল লাইন বিদ্যুৎ, এবং ϕ হল বিদ্যুৎ এবং ভোল্টেজের মধ্যে পর্যায় কোণ।

7. সারাংশ

• সক্রিয় শক্তি হল বাস্তব শক্তি যা ব্যবহৃত হয় এবং উপযোগী কাজে, যেমন মেকানিকাল বা তাপ শক্তিতে রূপান্তরিত হয়। এটি প্রতিরোধী উপাদানের সাথে সম্পর্কিত এবং মেকানিকাল কাজ উৎপন্ন করতে পারে।

• বৈদ্যুতিন শক্তি হল ইনডাকটিভ বা ক্যাপাসিটিভ উপাদানের সাথে সম্পর্কিত শক্তি, যা উৎস এবং লোডের মধ্যে দোলায়মান হয়। এটি চৌম্বকীয় বা বৈদ্যুতিন ক্ষেত্র বজায় রাখে কিন্তু সরাসরি উপযোগী কাজ করে না।

অতএব, সক্রিয় শক্তি হল যা মেকানিকাল কাজ উৎপন্ন করে, অন্যদিকে বৈদ্যুতিন শক্তি, যদিও প্রণালীর স্থিতিশীলতার জন্য গুরুত্বপূর্ণ, সরাসরি কাজ করে না। বৈদ্যুতিন শক্তি প্রণালীর শক্তি স্থানান্তর প্রক্রিয়াকে সমর্থন করে যেখানে প্রয়োজনীয় চৌম্বকীয় বা বৈদ্যুতিন ক্ষেত্র বজায় রাখা হয়।