Paano mo patunayan na ang aktibong kapangyarihan ang responsable para sa mekanikal na gawain at hindi ang reaktibong kapangyarihan?

Paano Patunayan na ang Aktibong Pwersa ay ang Pwersang Naggagawa ng Mekanikal na Gawa, Hindi ang Reaktibong Pwersa

Upang patunayan na ang aktibong pwersa (Active Power, P) ay ang pwersang naggagawa ng mekanikal na gawa, hindi ang reaktibong pwersa (Reactive Power, Q), maaari nating suriin ang pisikal na prinsipyo ng mga sistema ng pwersa at ang natura ng pagbabago ng enerhiya. Narito ang detalyadong paliwanag:

1. Definisyon ng Aktibong Pwersa at Reaktibong Pwersa

Aktibong Pwersa P: Ang aktibong pwersa ay tumutukoy sa aktwal na elektrikal na pwersa na nakokonsumo sa isang AC circuit na inililipat sa makabuluhang gawa. Ito ay nauugnay sa resistibong elemento at kumakatawan sa pagbabago ng elektrikal na enerhiya sa iba pang anyo ng enerhiya, tulad ng thermal o mekanikal na enerhiya. Ang yunit ng aktibong pwersa ay watts (W).

Reaktibong Pwersa Q: Ang reaktibong pwersa ay tumutukoy sa bahagi ng elektrikal na pwersa sa isang AC circuit na sumususog sa pagitan ng pinagmulan at load dahil sa presensya ng induktibong o kapasitibong elemento. Ito ay hindi direktang gumagawa ng makabuluhang gawa ngunit nakakaapekto sa distribusyon ng voltage at current sa sistema, na may epekto sa efisiensiya nito. Ang yunit ng reaktibong pwersa ay volt-amperes reactive (VAR).

2. Factor ng Pwersa at Phase Difference

Sa isang AC circuit, ang phase difference sa pagitan ng current at voltage ay nagpapahiwatig ng ratio ng aktibong pwersa sa reaktibong pwersa. Ang power factor cos(ϕ) ay isang sukat ng phase difference na ito, kung saan ϕ ang phase angle sa pagitan ng current at voltage.

Kapag ϕ=0, ang current at voltage ay nasa parehong phase, at ang aktibong pwersa lamang ang umiiral, walang reaktibong pwersa. Karaniwan ito sa mga purely resistive loads.

Kapag ϕ≠0, ang current at voltage ay out of phase, na nagreresulta sa parehong aktibong at reaktibong pwersa. Para sa mga inductive loads (tulad ng motors), ang current ay lagging behind ang voltage; para sa capacitive loads, ang current ay leading ang voltage.

3. Perspektibo ng Pagbabago ng Enerhiya

Pisikal na Kahulugan ng Aktibong Pwersa:

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

Ang magnitude ng aktibong pwersa ay nagpapahiwatig ng aktwal na konsumo ng enerhiya sa sistema, kaya ito ang pwersa na direktang nauugnay sa paggawa ng makabuluhang gawa.

Pisikal na Kahulugan ng Reaktibong Pwersa:

Ang reaktibong pwersa ay hindi direktang gumagawa ng makabuluhang gawa ngunit nauugnay sa imbakan ng enerhiya sa magnetic o electric fields sa loob ng induktibong o kapasitibong elemento. Ito ay sumususog sa pagitan ng pinagmulan at load nang walang nagaganap na neto na mekanikal na gawa.

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

4. Halimbawa ng Elektrikong Motor

Gamit ang elektrikong motor bilang halimbawa, mas malinaw ang pagkakaiba ng aktibong pwersa at reaktibong pwersa:

Aktibong Pwersa: Ang aktibong pwersa sa motor ay ginagamit upang labanan ang load resistance, nagpapatakbo ng rotor upang mag-ikot at bumuo ng mekanikal na gawa. Ang bahaging ito ng pwersa ay huli'y inililipat sa mekanikal na enerhiya, nagpapatakbo ng makinarya tulad ng pumps o fans.

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

5. Batas ng Pag-iisa ng Enerhiya

Ayon sa batas ng pag-iisa ng enerhiya, ang elektrikal na enerhiyang ipinapasok sa isang sistema ay dapat magkapareho sa output na enerhiya (kasama ang mekanikal at thermal energy) at anumang pagkawala (tulad ng resistive losses). Ang aktibong pwersa ay ang bahaging aktuwal na nakokonsumo at inililipat sa makabuluhang gawa, samantalang ang reaktibong pwersa ay pansamantalang naiimbak sa magnetic o electric fields at hindi direktang nakakatulong sa makabuluhang gawa.

6. Matematikal na Pormula

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

Kung saan:

• P ang aktibong pwersa, na sinusukat sa watts (W).

• Q ang reaktibong pwersa, na sinusukat sa volt-amperes reactive (VAR).

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

Ang reaktibong pwersa 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 current at voltage.

7. Buod

• Ang Aktibong Pwersa ay ang aktuwal na pwersa na nakokonsumo at inililipat sa makabuluhang gawa, tulad ng mekanikal o thermal energy. Ito ay nauugnay sa resistibong elemento at maaaring bumuo ng mekanikal na gawa.

• Ang Reaktibong Pwersa ay ang pwersa na nauugnay sa induktibong o kapasitibong elemento, sumususog sa pagitan ng pinagmulan at load. Ito ay nagsusuporta sa magnetic o electric fields ngunit hindi direktang gumagawa ng makabuluhang gawa.

Kaya, ang aktibong pwersa ang pwersa na nagbibigay ng mekanikal na gawa, samantalang ang reaktibong pwersa, bagaman mahalaga para sa estabilidad ng sistema, ay hindi direktang nakakatulong sa paggawa. Ang reaktibong pwersa ay sumusuporta sa proseso ng paglipat ng enerhiya sa pamamagitan ng pagpapanatili ng kinakailangang magnetic o electric fields.