როგორ დაამტკიცებთ, რომ აქტიური სიძლიანობა არის ის, რომელიც პასუხისმგებელია მექანიკური სამუშაოსთვის და არა რეაქტიული სიძლიანობა?

როგორ დაამტკიცოთ, რომ აქტიური სიმძლავრე არის სიმძლავრე, რომელიც წარმოქმნის მექანიკურ სამუშაოს, არა რეაქტიული სიმძლავრე

რათა დაამტკიცოთ, რომ აქტიური სიმძლავრე (Active Power, P) არის სიმძლავრე, რომელიც წარმოქმნის მექანიკურ სამუშაოს, და არა რეაქტიული სიმძლავრე (Reactive Power, Q), შეგვიძლია შევიხედოთ სიმძლავრის სისტემების ფიზიკურ პრინციპებს და ენერგიის გარდაქმნის ბუნებას. ქვემოთ მოცემულია დეტალური განმარტება:

1. აქტიური სიმძლავრისა და რეაქტიული სიმძლავრის განმარტებები

აქტიური სიმძლავრე P: აქტიური სიმძლავრე აღნიშნავს ნამდვილ ელექტრო სიმძლავრეს, რომელიც ხდება აცილებაში და რომელიც გარდაიქმნება სასარგებლო სამუშაოდ. ის დაკავშირებულია რეზისტიულ ელემენტებთან და წარმოადგენს ელექტრო ენერგიის გარდაქმნას სხვა ფორმებში, როგორიცაა თერმიული ან მექანიკური ენერგია. აქტიური სიმძლავრის ერთეულია ვატი (W).

რეაქტიული სიმძლავრე Q: რეაქტიული სიმძლავრე აღნიშნავს ელექტრო სიმძლავრის ნაწილს აცილებში, რომელიც რხევად მოძრავია წყაროსა და ტვირთს შორის ინდუქტიური ან კაპაციტიური ელემენტების გამო. ის სამუშაოდ სასარგებლო სამუშაოს არ ასრულებს, მაგრამ არწყვებს გარემოს და დენის დანერგვას სისტემაში, რითაც ხელს უწყობს მის ეფექტურობას. რეაქტიული სიმძლავრის ერთეულია ვოლტ-ამპერ-რეაქტიული (VAR).

2. სიმძლავრის ფაქტორი და ფაზური განსხვავება

აცილებში, დენისა და გარემოს ფაზური განსხვავება განსაზღვრავს აქტიური სიმძლავრის და რეაქტიული სიმძლავრის შეფარდებას. სიმძლავრის ფაქტორი cos(ϕ) არის ამ ფაზური განსხვავების ზომა, სადაც ϕ არის დენისა და გარემოს ფაზური კუთხე.

როდესაც ϕ=0, დენი და გარემო ფაზურად ერთმანეთს ემთხვევა და არსებობს მხოლოდ აქტიური სიმძლავრე, რეაქტიული სიმძლავრე არ არსებობს. ეს ჩვეულებრივ ხდება სრულიდან რეზისტიულ ტვირთებში.

როდესაც ϕ≠0, დენი და გარემო ფაზურად არ ემთხვევა, რითაც იწვევს აქტიური და რეაქტიული სიმძლავრის არსებობას. ინდუქტიური ტვირთებისთვის (როგორიცაა მოტორები), დენი დარჩენილია გარემოს უკან, ხოლო კაპაციტიური ტვირთებისთვის დენი წინააღმდეგი გარემოს წინააღმდეგ წარმოდგენს.

3. ენერგიის გარდაქმნის პერსპექტივა

აქტიური სიმძლავრის ფიზიკური მნიშვნელობა:

აქტიური სიმძლავრე არის სიმძლავრე, რომელიც რეზისტიულ ელემენტების შესაბამისად გარდაქმნის ელექტრო ენერგიას სხვა ფორმებში, როგორიცაა მექანიკური ენერგია ან თერმიული ენერგია. მაგალითად, მოტორში აქტიური სიმძლავრე გადარჩენს ტვირთის წინააღმდეგობას, რომელიც დრაივებს როტორს როტაციაში და წარმოქმნის მექანიკურ სამუშაოს.

აქტიური სიმძლავრის სიდიდე განსაზღვრავს სისტემაში ნამდვილ ენერგიის ხარჯს, რაც ხდება სასარგებლო სამუშაოს შესრულების საშუალებით.

რეაქტიული სიმძლავრის ფიზიკური მნიშვნელობა:

რეაქტიული სიმძლავრე არ ასრულებს სასარგებლო სამუშაოს დირექტულად, მაგრამ დაკავშირებულია ენერგიის შესანახად მაგნიტურ ან ელექტრულ ველებში ინდუქტიურ ან კაპაციტიურ ელემენტებში. ის რხევად მოძრავია წყაროსა და ტვირთს შორის და არ წარმოქმნის ნეტ მექანიკურ სამუშაოს.

რეაქტიული სიმძლავრის ძირითადი როლია გარემოს დონის შესანარჩუნებლად სისტემაში და მაგნიტური ან ელექტრული ველების დასადგენად და შესანარჩუნებლად. თუმცა ის დირექტულად სამუშაოს არ ასრულებს, მაგრამ საჭიროა სისტემის სტაბილურ მუშაობაზე.

4. მაგალითი ელექტრო მოტორით

ელექტრო მოტორის მაგალითით, აქტიური სიმძლავრისა და რეაქტიული სიმძლავრის განსხვავება ხდება უფრო ცხადი:

აქტიური სიმძლავრე: მოტორში აქტიური სიმძლავრე გადარჩენს ტვირთის წინააღმდეგობას, რომელიც დრაივებს როტორს როტაციაში და წარმოქმნის მექანიკურ სამუშაოს. ეს სიმძლავრის ნაწილი ბოლოს გარდაიქმნება მექანიკურ ენერგიად, რომელიც დაძრავს მანქანებს, როგორიცაა დახრილები ან ვენტილატორები.

რეაქტიული სიმძლავრე: მოტორში რეაქტიული სიმძლავრე გამოიყენება როტორსა და სტატორს შორის მაგნიტური ველის დასადგენად და შესანარჩუნებლად. ეს მაგნიტური ველი საჭიროა მოტორის მუშაობაზე, მაგრამ ის დირექტულად მექანიკურ სამუშაოს არ წარმოქმნის. რეაქტიული სიმძლავრე რხევად მოძრავია წყაროსა და მოტორს შორის და არ გარდაიქმნება სასარგებლო მექანიკურ ენერგიად.

5. ენერგიის შესარჩენადი კანონი

ენერგიის შესარჩენადი კანონის თანახმად, სისტემაში შესული ელექტრო ენერგია უნდა უდრიდეს გამოსული ენერგიას (მექანიკური და თერმიული ენერგია) და ნებისმიერ დანაკლებებს (როგორიცაა რეზისტიული დანაკლებები). აქტიური სიმძლავრე არის ელექტრო ენერგიის ნაწილი, რომელიც ნამდვილად ხარჯულია და გარდაქმნილია სასარგებლო სამუშაოდ, ხოლო რეაქტიული სიმძლავრე დროებით შენახულია მაგნიტურ ან ელექტრულ ველებში და დირექტულად სასარგებლო სამუშაოს არ წარმოადგენს.

6. მათემატიკური გამოსახულება

სამფაზიან აცილებში სულ აღმოჩენილი სიმძლავრე S (Apparent Power) შეიძლება გამოისახოს შემდეგი გამოსახულებით:

სადაც:

• P არის აქტიური სიმძლავრე, რომელიც იზოლირებულია ვატებში (W).

• Q არის რეაქტიული სიმძლავრე, რომელიც იზოლირებულია ვოლტ-ამპერ-რეაქტიულში (VAR).

აქტიური სიმძლავრე P შეიძლება გამოითვალოს შემდეგი ფორმულით:

რეაქტიული სიმძლავრე Q შეიძლება გამოითვალოს შემდეგი ფორმულით:

აქ V არის ხაზის გარემო, I არის ხაზის დენი და ϕ არის დენისა და გარემოს ფაზური კუთხე.

7. შეჯამება

• აქტიური სიმძლავრე არის ნამდვილი სიმძლავრე, რომელიც ხარჯულია და გარდაიქმნება სასარგებლო სამუშაოდ, როგორიცაა მექანიკური ან თერმიული ენერგია. ის დაკავშირებულია რეზისტიულ ელემენტებთან და შეიძლება წარმოქმნას მექანიკურ სამუშაოს.

• რეაქტიული სიმძლავრე არის სიმძლავრე, რომელიც დაკავშირებულია ინდუქტიურ ან კაპაციტიურ ელემენტებთან, რომელიც რხევად მოძრავია წყაროსა და ტვირთს შორის. ის უზრუნველყოფს მაგნიტური ან ელექტრული ველების შენარჩუნებას, მაგრამ დირექტულად სასარგებლო სამუშაოს არ ასრულებს.

შესაბამისად, აქტიური სიმძლავრე არის სიმძლავრე, რომელიც წარმოქმნის მექანიკურ სამუშაოს, ხოლო რეაქტიული სიმძლავრე, მიუხედავად იმისა, რომ საჭიროა სისტემის სტაბილურ მუშაობაზე, დირექტულად სასარგებლო სამუშაოს არ წარმოადგენს. რეაქტიული სიმძლავრე უზრუნველყოფს ენერგიის გადაცემის პროცესს მაგნიტური ან ელექტრული ველების შესანარჩუნებლად.