Paano mo ipapatunay na ang aktibong lakas ang responsable sa mekanikal na gawain at hindi ang reaktibong lakas?

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

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

1. Paglalarawan ng Aktibong Pwersa at Reaktibong Pwersa

Aktibong Pwersa P: Ang aktibong pwersa ay tumutukoy sa aktwal na elektrikong pwersa na inilalaan sa isang AC circuit na inililipat sa makabuluhang gawa. Ito ay nauugnay sa resistibong elemento at kumakatawan sa pagbabago ng elektrikong 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 elektrikong pwersa sa isang AC circuit na sumusunod sa pagitan ng pinagmulan at load dahil sa presensya ng indiktibong o kapasitibong elemento. Ito ay hindi direktang nagbibigay ng makabuluhang gawa ngunit nakakaapekto sa distribusyon ng voltaje at kuryente sa sistema, na may impluwensiya sa epektividad nito. Ang yunit ng reaktibong pwersa ay volt-ampere reactive (VAR).

2. Factor ng Pwersa at Phase Difference

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

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

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

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 elektrikong 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, nagpapagalaw ng rotor upang 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 nagbibigay ng makabuluhang gawa ngunit nauugnay sa pag-iimbak ng enerhiya sa magnetic o electric fields sa loob ng indiktibong o kapasitibong elemento. Ito ay sumusunod sa pagitan ng pinagmulan at load nang walang pagbuo ng neto mekanikal na gawa.

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

4. Halimbawa sa isang Electric Motor

Gumamit ng isang electric motor bilang halimbawa, ang pagkakaiba ng aktibong pwersa at reaktibong pwersa ay mas malinaw:

Aktibong Pwersa: Ang aktibong pwersa sa isang motor ay ginagamit upang labanan ang load resistance, nagpapagalaw ng rotor upang bumuo ng mekanikal na gawa. Ang bahaging ito ng pwersa ay huli na inililipat sa mekanikal na enerhiya, nagpapatakbo ng makina tulad ng pumps o fans.

Reaktibong Pwersa: Ang reaktibong pwersa sa isang 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 pwersa ay sumusunod sa pagitan ng pinagmulan ng pwersa at motor, hindi inililipat sa makabuluhang mekanikal na enerhiya.

5. Batas ng Pag-iimbak ng Enerhiya

Ayon sa batas ng pag-iimbak ng enerhiya, ang elektrikong enerhiyang inilalaan sa isang sistema ay dapat magkapareho sa output energy (kasama ang mekanikal at thermal energy) plus anumang mga pagkawala (tulad ng resistive losses). Ang aktibong pwersa ay ang bahaging inilalaan at inililipat sa makabuluhang gawa, samantalang ang reaktibong pwersa ay pansamantalang inililipat sa magnetic o electric fields at hindi direktang nagbibigay ng makabuluhang gawa.

6. Matematikal na Pagpapahayag

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 ay maaaring kalkulahin gamit ang sumusunod na formula:

Ang reaktibong pwersa Q ay maaaring kalkulahin gamit ang sumusunod na formula:

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

7. Buod

• Ang Aktibong Pwersa ay ang aktwal na pwersa na inilalaan 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 indiktibong o kapasitibong elemento, sumusunod sa pagitan ng pinagmulan at load. Ito ay nagpapanatili ng magnetic o electric fields ngunit hindi direktang nagbibigay ng makabuluhang gawa.

Kaya, ang aktibong pwersa ang pwersa na bumubuo ng mekanikal na gawa, samantalang ang reaktibong pwersa, bagama't mahalaga para sa estabilidad ng sistema, ay hindi direktang nagbibigay ng gawa. Ang reaktibong pwersa ay sumusuporta sa proseso ng paglipat ng enerhiya sa pamamagitan ng pagpapanatili ng kinakailangang magnetic o electric fields.