Как докажете дека активната мощност е одговорна за механичката работа а не реактивната мощност?

Как да се докаже дека активната мощност е мощноста која генерира механична работа, а не реактивната мощност

За да се докаже дека активната мощност (Active Power, P) е таа мощност која генерира механична работа, а не реактивната мощност (Reactive Power, Q), можеме да разгледаме физичките принципи на системите за подесување на мощност и природата на конверзијата на енергија. Погоре е детално објаснување:

1. Дефиниции на активна и реактивна мощност

Активна мощност P: Активната мощност се однесува на реалната електрична мощност потрошена во AC цепови која се конвертира во корисна работа. Таа е поврзана со резистивни елементи и претставува конверзија на електрична енергија во други форми на енергија, како што се топлинска или механичка енергија. Единицата за активна мощност е ват (W).

Реактивна мощност Q: Реактивната мощност се однесува на делот од електричната мощност во AC цепови која осцилуира помеѓу изворот и оптоварувањето поради присуство на индуктивни или капацитивни елементи. Таа директно не прави корисна работа, но влијае на распределбата на напонот и струјата во системот, влијајќи на неговата ефикасност. Единицата за реактивна мощност е волт-ампер реактив (VAR).

2. Фактор на мощност и разлика во фаза

Во AC цеп, разликата во фаза помеѓу струјата и напонот одредува количествената пропорција на активна и реактивна мощност. Факторот на мощност cos(ϕ) е мера на оваа разлика во фаза, каде ϕ е аголот на фаза помеѓу струјата и напонот.

Кога ϕ=0, струјата и напонот се во фаза, и постои само активна мощност, без реактивна мощност. Ова е често во чисто резистивни оптоварувања.

Кога ϕ≠0, струјата и напонот се изврнути во фаза, што резултира во постојаност на активна и реактивна мощност. За индуктивни оптоварувања (како мотори), струјата започнува после напонот; за капацитивни оптоварувања, струјата предварително води напонот.

3. Перспектива на конверзија на енергија

Физичко значење на активната мощност:

Активната мощност е таа мощност која, преку резистивни елементи, конвертира електрична енергија во други форми на енергија, како што се механичка енергија или топлина. На пример, во мотор, активната мощност преодолува отпорот на оптоварувањето, водечки роторот да се враќа и да произведе механична работа.

Магнитудината на активната мощност одредува реалната потрошувачка енергија во системот, што ја прави мощноста директно поврзана со извршување на корисна работа.

Физичко значење на реактивната мощност:

Реактивната мощност директно не прави корисна работа, туку е поврзана со складирање на енергија во магнетни или електрични полиња во индуктивни или капацитивни елементи. Таа осцилуира помеѓу изворот и оптоварувањето без да произведе нетна механична работа.

Основната улога на реактивната мощност е да поддржува нивоата на напонот во цепот и да поддржува установувањето и одржувањето на магнетни или електрични полиња. Иако таа директно не прави работа, е потребна за стабилната работа на системот.

4. Пример со електричен мотор

Користејќи електричен мотор како пример, разликата помеѓу активна и реактивна мощност станува појасна:

Активна мощност: Активната мощност во моторот се користи за преодолување на отпорот на оптоварувањето, водечки роторот да се враќа и да генерира механична работа. Овој дел од мощноста на крајот се конвертира во механична енергија, која ги погонува машини како насоси или вентилатори.

Реактивна мощност: Реактивната мощност во моторот се користи за установување и одржување на магнетното поле помеѓу роторот и статорот. Овој магнетен пол е есенцијален за работата на моторот, но не директно производи механична работа. Реактивната мощност осцилуира помеѓу изворот на мощност и моторот, без да се конвертира во корисна механична енергија.

5. Закон за зачувување на енергија

Според законот за зачувување на енергија, електричната енергија која се внесува во системот мора да биде еднаква на излезната енергија (вклучувајќи механична и топлинска енергија) плус било кои загуби (како што се резистивни загуби). Активната мощност е делот од електричната енергија која е фактички потрошена и конвертирана во корисна работа, додека реактивната мощност е временски складирана во магнетни или електрични полиња и не директно доприносува на корисна работа.

6. Математички израз

Во трифазен AC цеп, целокупната видлива мощност S (Apparent Power) може да се изрази како:

Каде:

• P е активната мощност, мерена во ват (W).

• Q е реактивната мощност, мерена во волт-ампер реактив (VAR).

Активната мощност P може да се пресмета со следнава формула:

Реактивната мощност Q може да се пресмета со следнава формула:

Тука, V е линиски напон, I е линиска струја, а ϕ е аголот на фаза помеѓу струјата и напонот.

7. Сумирање

• Активната мощност е фактичката мощност која се потрошена и конвертирана во корисна работа, како што се механична или топлинска енергија. Таа е поврзана со резистивни елементи и може да генерира механична работа.

• Реактивната мощност е поврзана со индуктивни или капацитивни елементи, осцилуирајќи помеѓу изворот и оптоварувањето. Таа поддржува магнетни или електрични полиња, но не директно прави корисна работа.

Затоа, активната мощност е таа мощност која генерира механична работа, додека реактивната мощност, иако е важна за стабилноста на системот, не директно доприносува на извршувањето на работа. Реактивната мощност поддржува процесот на пренос на енергија со одржување на потребните магнетни или електрични полиња.