صفحه اصلی تازه ها جستجو تماس با ما Language Bar فارسی English
 
 
 
پرسش مفهومی شماره 14 - توان راکتیو
از دوستان درخواست دارم نظراتتون را  در مورد مفهوم  توان راکتیو که در زیر نوشته ام ارائه بفرمایید. اصلاح یا تکمیل یا تایید توضیحات زیر.

ابتدا چند تعریف اساسی سپس مفهوم توان راکتیو و اکتیو را شرح می دهم.

یک ولت : یک ژول انرژی پتانسیل که برای جابجایی یک کولن بار الکتریکی مصرف می شود.

یک آمپر : انتقال انرژی توسط یک کولن بار در یک ثانیه از یک سطح مقطع فرضی.

توان الکتریکی: آهنگ یا سرعت مصرف انرژی، که با توجه به دو تعریف بالا  از حاصلضرب ولتاژ در جریان حاصل می شود. چون انرژی منبع ولتاژ توسط بارها انتقال می یابد، این انرژی در واحد زمان مفهوم توان را دارد.

توان اکتیو : فرض کنید یک بار اهمی خالص  متصل به یک منبع ولتاژ سینوسی است.  در لحظاتی که ولتاژ مثبت است منبع سعی دارد بارها را انرژی دار کرده و در مصرف کننده اهمی خالص به مصرف برساند. بار الکتریکی نیز در جهت اعمال شده از طرف منبع ولتاژ این ماموریت را انجام میدهد. پس مصرف کننده توسط  بار های الکتریکی انرژی دار شده، انرژی را مصرف می کند. در لحظاتی که ولتاژ در نیم سیکل دوم است و منفی است، منبع ولتاژ دوباره سعی دارد بارها را انرژی دار کرده و در مصرف کننده اهمی خالص به مصرف برساند. اما در این حالت بار الکتریکی خلاف جهت قبل اما همجهت با  نیروی اعمالی منبع ولتاژ انتقال انرژی را انجام میدهد(یعنی V و I همجهت و دارای حاصلضرب مثبت می شوند). در این حالت جهت جریان عوض شده ولی انتقال انرژی دوباره به سمت مصرف کننده است. (مانند ساییدن رفت و برگشتی  سمباده بر روی یک جسم است که چه در حالت رفت چه برگشت جسم گرم می شود و صیقل داده می شود) همچنین می توان گفت انتقال انرژی از سیم برگشتی (سیم دوم) به مصرف کننده می رسد. بنابراین در این حالت بار ها و ولتاژ در همه حال هم جهت هستند. توان یا آهنگ مصرف انرژی فقط باعث انجام کار می شود.


توان راکتیو : فرض کنید مصرف کننده ای داریم که دارای مقاومت و سیم پیچ است (اهمی-سلفی). در این حالت نیز منبع سعی دارد انرژی را از طریق بار های الکتریکی به مصرف کننده برساند.اما چون مقداری انرژی در سیم پیچ سلف ذخیره می شود و همین میدان سیم پیچ باعث ایجاد اختلاف  زمانی بین انتقال انرژی توسط بار الکتریکی( جریان  ) و در خواست منبع تولید انرژی (منبع ولتاژ) می شود، بنابراین در لحظاتی که ولتاژ و جریان هم جهت اند ( مثبت یا منفی) مانند متصل بودن مصرف کننده اهمی خالص ، بار اهمی-سلفی(بخش اهمی مصرف کننده) توان اکتیو مصرف می کند. اما در زمان هایی که درخواست منبع ولتاژ در جهت خاصی باشد، مثلا به سمت راست،  عبور بار های الکتریکی (در واقع انتقال انرژی توسط آن ها) به دلیل ایجاد اختلاف فاز در جهت مخالف در خواست منبع ولتاژ باشد (میدان سلف و انرژی ذخیره شده در آن باعث حرکت بار های آزاد رسانا در خلاف جهت خواسته شده منبع ولتاژ شوند) ، توانی که قابلیت انجام  کار برای مصرف کننده را داشته باشد وجود ندارد. اما انتقال انرژی ذخیره شده از طرف میدان سلف به سمت منبع ولتاژ وجود دارد. آهنگ انتقال این انرژی توان راکتیو گویند. که به دلیل انتقال انرژی توسط بار الکتریکی (جریان) تلفاتی در سیم های انتقال به وجود می آید.

در واقع با وجود سیم پیچ در مدار  توان راکتیو در سیم ها جاری می شود.

در واقع کنتور راکتیو  انتقال انرژی رد و بدل شده  بین میدان سیم پیچ های مصرف کننده و منبع ولتاژ را در لحظات غیر هم جهت بودن ولتاژ و جریان نشان می دهد. یعنی کنتور راکتیو مقدار انرژی واقعی را (نه مجازی) نشان می دهد. ولی این انرژی نتوانسته توسط بار های آزاد رسانا به مصرف کننده برسد. بلکه در میدان سلف مصرف کننده ذخیره شده و دوباره برگشت داده شده است.

یک مثال برای درک بهتر انتقال انرژی و توان اکتیو و راکتیو:
newton's cradle  یا گهواره نیوتن را در نظر بگیرید. تعدادی گوی فلزی کنار هم که با نخ هایی آویزان شده اند.



با بلند کردن یک گوی سمت چپ، قصد انتقال انرژی به سمت راست را داریم. فرض کنید تکه فلزی داریم که با برخورد گوی آخر سمت راست به آن صدا می دهد مانند زنگ اخبار.  بلند کردن گوی سمت چپ جهت انتقال انرژی مشابه استفاده از منبع ولتاژ در مدار است. با رها کردن گوی سمت چپ، بقیه ی گوی ها به هم انرژی انتقال می دهند تا انرژی گوی اول به گوی آخر سمت راست منتقل شود بدون اینکه گوی ها جابجا شوند. این دقیقا مشابه انتقال انرژی منبع ولتاژ توسط  الکترون های آزاد رسانا است بدون اینکه الکترون ها در سیم، جابجایی قابل ملاحظه ای داشته باشند. حال مصرف انرژی  در این سیستم به صورت انرژی صوتی همان تکه فلز است. اگر فلز را دقیقا سمت راست و چسبیده به گوی آخر  قرار دهیم، بیشتر انرژی به صوت تبدیل می شود و هیچ انرژی به سمت گوی اول (سمت چپ  )  منتقل نمی شود. این مشابه مصرف کننده ی اهمی خالص است که ذخیره ندارد و برگشت انرژی به منبع نیز نخواهد داشت.

حال فرض کنید این تکه فلز را در ارتفاعی مشخص و در مسیر حرکت گوی آخر بعد از ضربه گوی اول قرار دهیم، مثلا نصف ارتفاعی که در حالت بدون بار (تکه فلز) ایجاد می شود. در این حالت وقتی گوی سمت چپ را بلند کرده و رها می کنیم، گوی آخر تا ارتفاعی بلند شده و به  تکه فلز برخورد می کند و صدایی کمتر از حالت قبل ایجاد می کند. چرا؟ چون مقداری از انرژی صرف ذخیره در پتانسیل بالا آمدن گوی آخر شده است. این مقدار ذخیره شده با بازگشت گوی به مکان اولیه  و برخورد به گوی های کناری به گوی اولیه می رسد. (منبع ولتاژ در حالت مداری ).  آنچه کنتور راکتیو نشان می دهد. این مکان قرار دادن تکه فلز مانند بار اهمی-سلفی است. مقداری تکه فلز صدا می دهد و مقداری از انرژی بر می گردد.

اما فرض کنید تکه فلز را جایی قرار داده اید که گوی آخر سمت راست هر قدر هم بلند شود به آن نرسد(مشابه بار سلفی خالص). در این حالت تکه فلز صدا نمی دهد چون گوی برخوردی با آن نداشته است و تمام انرژی تبدیل به پتانسیل گوی شده و سپس به جنبشی و در نهایت با انتقال از طریق گوی ها و ایجاد کمی گرما (مانند گرمای سیم ها در عبور توان راکتیو) به گوی سمت چپ(معادل منیع ولتاژ در مدار) باز میگردد. یعنی با ارتفاع کرفتن تکه فلز (وجود سیم پیچ در مدار) به ناچار مقداری از انرژی ذخیره می شود و بازگردانده می شود.

نویسنده : سجاد - از: شیراز
 
#1
ساعت: 10:04 - تاریخ: 3 تیر 1395
استدلال صحیحی نبود 
نویسنده : عباس قمچیلی
 
درج پاسخ

 
 
تغییر زبان :