Kinsa ang pagpapatunay nga ang aktibo nga lakas mao ang responsable sa mekanikal nga trabaho ug dili reaktibo nga lakas?

Paano Patunayan na ang Active Power ang Naglilikha ng Mekanikal na Gawa, Hindi ang Reactive Power

Upang patunayan na ang aktibong lakas (Active Power, P) ang naglilikha ng mekanikal na gawa, hindi ang reaktibong lakas (Reactive Power, Q), maaari nating suriin ang pisikal na prinsipyong ito ng mga sistema ng lakas at ang kalikasan ng pagbabago ng enerhiya. Narito ang detalyadong paliwanag:

1. Paglalarawan ng Active Power at Reactive Power

Aktibong Lakas P: Ang aktibong lakas ay tumutukoy sa aktwal na elektrikong lakas na nakonsumo sa isang AC circuit na inililipat sa makabuluhang gawa. Ito ay kaugnay ng resistibong elemento at kumakatawan sa pagbabago ng elektrikong enerhiya sa iba pang anyo ng enerhiya, tulad ng termal o mekanikal na enerhiya. Ang yunit ng aktibong lakas ay watts (W).

Reaktibong Lakas Q: Ang reaktibong lakas ay tumutukoy sa bahagi ng elektrikong lakas sa isang AC circuit na sumuswing sa pagitan ng pinagmulan at load dahil sa presensya ng indiktibong o kapasitibong elemento. Ito hindi direktang gumagawa ng makabuluhang gawa ngunit nakakaapekto sa distribusyon ng voltaje at kuryente sa sistema, na may epekto sa kanyang efisyensiya. Ang yunit ng reaktibong lakas ay volt-amperes reactive (VAR).

2. Factor ng Lakas at Phase Difference

Sa isang AC circuit, ang phase difference sa pagitan ng kuryente at voltaje ay nagpapasya sa ratio ng aktibong lakas sa reaktibong lakas. Ang factor ng lakas cos(ϕ) ay isang sukat ng phase difference, kung saan ϕ ang phase angle sa pagitan ng kuryente at voltaje.

Kapag ϕ=0, ang kuryente at voltaje ay nasa phase, at wala lamang aktibong lakas, walang reaktibong lakas. Ito ay karaniwan sa purely resistibong load.

Kapag ϕ≠0, ang kuryente at voltaje ay out of phase, na nagresulta sa parehong aktibong at reaktibong lakas. Para sa indiktibong load (tulad ng motors), ang kuryente ay lagging behind sa voltaje; para sa kapasitibong load, ang kuryente ay leading sa voltaje.

3. Perspektibo ng Pagbabago ng Enerhiya

Pisikal na Kahulugan ng Aktibong Lakas:

Ang aktibong lakas ay ang lakas na, sa pamamagitan ng resistibong elemento, inililipat ang elektrikong enerhiya sa iba pang anyo ng enerhiya, tulad ng mekanikal na enerhiya o init. Halimbawa, sa motor, ang aktibong lakas ay lumalaban sa load resistance, nagpapagalaw ng rotor upang mag-ikot at bumuo ng mekanikal na gawa.

Ang laki ng aktibong lakas ay nagpapasya sa aktwal na konsumo ng enerhiya sa sistema, kaya ito ang lakas na direkta na may kaugnayan sa paggawa ng makabuluhang gawa.

Pisikal na Kahulugan ng Reaktibong Lakas:

Ang reaktibong lakas hindi direktang gumagawa ng makabuluhang gawa ngunit kaugnay ng pag-imbak ng enerhiya sa magnetic o electric fields sa loob ng indiktibong o kapasitibong elemento. Ito ay sumuswing sa pagitan ng pinagmulan at load nang walang produksyon ng neto na mekanikal na gawa.

Ang pangunahing tungkulin ng reaktibong lakas ay panatilihin ang antas ng voltaje sa circuit at suportahan ang pagtatatag at pagpapanatili ng magnetic o electric fields. Bagama't hindi ito direktang gumagawa, ito ay kinakailangan para sa matatag na operasyon ng sistema.

4. Halimbawa sa Electric Motor

Gumamit ng electric motor bilang halimbawa, ang pagkakaiba sa pagitan ng aktibong lakas at reaktibong lakas ay mas malinaw:

Aktibong Lakas: Ang aktibong lakas sa motor ay ginagamit upang lumaban sa load resistance, nagpapagalaw ng rotor upang mag-ikot at bumuo ng mekanikal na gawa. Ang bahaging ito ng lakas ay huli'y inililipat sa mekanikal na enerhiya, nagbibigay ng lakas sa makina tulad ng pumps o fans.

Reaktibong Lakas: Ang reaktibong lakas sa motor ay ginagamit upang itatag at panatilihin ang magnetic field sa pagitan ng rotor at stator. Ang magnetic field na ito ay mahalaga para sa operasyon ng motor, ngunit hindi ito direktang nagbibigay ng mekanikal na gawa. Ang reaktibong lakas ay sumuswing sa pagitan ng pinagmulan ng lakas at motor, hindi ito inililipat sa makabuluhang mekanikal na enerhiya.

5. Batas ng Pag-iingat ng Enerhiya

Ayon sa batas ng pag-iingat ng enerhiya, ang elektrikong enerhiyang ipinapasok sa isang sistema ay dapat na katumbas ng output na enerhiya (kasama ang mekanikal at termal na enerhiya) plus anumang pagkawala (tulad ng resistibong pagkawala). Ang aktibong lakas ay ang bahaging aktwal na nakonsumo at inililipat sa makabuluhang gawa, habang ang reaktibong lakas ay pansamantalang naiimbak sa magnetic o electric fields at hindi direktang nag-ambag sa makabuluhang gawa.

6. Matematikal na Pormula

Sa isang three-phase AC circuit, ang kabuuang apparent power S (Apparent Power) maaaring ipahayag bilang:

Kung saan:

• P ang aktibong lakas, na sukat sa watts (W).

• Q ang reaktibong lakas, na sukat sa volt-amperes reactive (VAR).

Ang aktibong lakas P maaaring makalkula gamit ang sumusunod na pormula:

Ang reaktibong lakas Q maaaring makalkula gamit ang sumusunod na pormula:

Dito, V ang line voltage, I ang line current, at ϕ ang phase angle sa pagitan ng kuryente at voltaje.

7. Buod

• Ang Aktibong Lakas ay ang aktwal na lakas na nakonsumo at inililipat sa makabuluhang gawa, tulad ng mekanikal o termal na enerhiya. Ito ay kaugnay ng resistibong elemento at maaaring bumuo ng mekanikal na gawa.

• Ang Reaktibong Lakas ay ang lakas na kaugnay ng indiktibong o kapasitibong elemento, sumuswing sa pagitan ng pinagmulan at load. Ito ay nagsusuporta ng magnetic o electric fields ngunit hindi direktang gumagawa ng makabuluhang gawa.

Kaya, ang aktibong lakas ang lakas na naglilikha ng mekanikal na gawa, habang ang reaktibong lakas, bagaman mahalaga para sa estabilidad ng sistema, hindi direktang nag-ambag sa paggawa. Ang reaktibong lakas ay sumusuporta sa proseso ng transfer ng enerhiya sa pamamagitan ng pagpapanatili ng kinakailangang magnetic o electric fields.