निष्क्रिय संकेत सम्मेलन

विद्युत अभियन्त्रण में, निष्क्रिय संकेत सम्मेलन (पीएससी) एक विद्युत परिपथ में विद्युत शक्ति के संकेत को परिभाषित करने के लिए इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग समुदाय द्वारा सार्वभौमिक रूप से अपनाया गया एक संकेत सम्मेलन या इच्छित मानक नियम है। जो कन्वेंशन परिपथ से विद्युत घटक में प्रवाहित होने वाली विद्युत शक्ति को धनात्मक के रूप में परिभाषित करता है, और घटक से परिपथ में प्रवाहित होने वाली शक्ति को ऋणात्मक के रूप में परिभाषित करता है। तो एक निष्क्रियता (इंजीनियरिंग) घटक जो विद्युत् की खपत करता है, जैसे कि एक उपकरण या प्रकाश बल्ब, में धनात्मक ऊर्जा अपव्यय होगा, जबकि एक सक्रिय घटक, विद्युत् का एक स्रोत जैसे विद्युत जनरेटर या बैटरी (विद्युत् ), में ऋणात्मक शक्ति अपव्यय होगा।. यह विद्युत परिपथों में शक्ति की मानक परिभाषा है; उदाहरण के लिए इसका उपयोग स्पाइस जैसे कंप्यूटर इलेक्ट्रॉनिक परिपथ सिमुलेशन में किया जाता है।

कन्वेंशन का अनुपालन करने के लिए, घटक में शक्ति और प्रतिरोध की गणना करने के लिए उपयोग किए जाने वाले वोल्टेज और विद्युत प्रवाह वेरिएबल की दिशा में एक निश्चित संबंध होना चाहिए: वर्तमान वेरिएबल को परिभाषित किया जाना चाहिए जिससे धनात्मक वर्तमान उपकरण के धनात्मक वोल्टेज टर्मिनल में प्रवेश कर सकता है। ये दिशाएँ वास्तविक धारा प्रवाह और वोल्टेज की दिशाओं से भिन्न हो सकती हैं।

सम्मेलन
निष्क्रिय संकेत सम्मेलन में कहा गया है कि जिन घटकों में पारंपरिक वर्तमान वेरिएबल i को टर्मिनल के माध्यम से उपकरण में प्रवेश करने के रूप में परिभाषित किया गया है, जो वोल्टेज वेरिएबल v द्वारा परिभाषित धनात्मक है,, शक्ति p और प्रतिरोध r द्वारा दिए गए है
 * $$p = vi \,$$और$$r = v/i \,$$

उन घटकों में जिनमें धारा i को इस प्रकार परिभाषित किया गया है कि धनात्मक धारा ऋणात्मक वोल्टेज टर्मिनल के माध्यम से उपकरण में प्रवेश करता है, शक्ति और प्रतिरोध द्वारा दिया जाता है
 * $$p = -vi \,$$और$$r = -v/i \qquad\,$$

इन परिभाषाओं के साथ, निष्क्रिय घटकों (लोड) में p > 0 और r > 0 होंगे, और सक्रिय घटकों (शक्ति स्रोतों) में p < 0 और r < 0 होंगे।

सक्रिय और निष्क्रिय घटक
इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में, विद्युत शक्ति किसी दिए गए उपकरण (विद्युत घटक) या नियंत्रण मात्रा में या उससे बाहर प्रवाहित होने वाली विद्युत ऊर्जा की दर का प्रतिनिधित्व करती है। जिसमे पावर एक हस्ताक्षरित संख्या है; जो की ऋणात्मक शक्ति धनात्मक शक्ति से विपरीत दिशा में बहने वाली शक्ति का प्रतिनिधित्व करती है। एक साधारण घटक (इन आरेखों में एक आयत के रूप में दिखाया गया है) दो तारों द्वारा परिपथ से जुड़ा होता है, जिसके माध्यम से विद्युत धारा उपकरण से होकर गुजरती है। विद्युत प्रवाह के दृष्टिकोण से, परिपथ में विद्युत घटकों को दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है:

किसी स्रोत या निष्क्रियता (इंजीनियरिंग) घटक में, जैसे कि बैटरी (विद्युत् ) या विद्युत जनरेटर, विद्युत धारा (पारंपरिक धारा, धनात्मक आवेशों का प्रवाह) को उपकरण के माध्यम से अधिक विद्युत क्षमता की दिशा में स्थानांतरित करने के लिए विवश किया जाता है। धनात्मक वोल्टेज टर्मिनल के लिए ऋणात्मक इससे विद्युत आवेशों की संभावित ऊर्जा बढ़ जाती है, इसलिए विद्युत शक्ति घटक से परिपथ में प्रवाहित होती है। घटक में ऊर्जा के किसी स्रोत द्वारा गतिमान आवेशों पर कार्य (विद्युत) किया जाना चाहिए, जिससे वे विद्युत क्षेत्र E के विरोधी बल के विरुद्ध इस दिशा में गति कर सकते है। कुछ घटक या तो स्रोत या लोड हो सकते हैं, जो उनके माध्यम से वोल्टेज या करंट पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, एक रिचार्जेबल बैटरी जब ऊर्जा की आपूर्ति के लिए उपयोग की जाती है तो एक स्रोत के रूप में कार्य करती है किंतु जब इसे रिचार्ज किया जाता है तो यह एक लोड के रूप में कार्य करती है। एक संधारित्र या एक प्रारंभ करनेवाला एक भार के रूप में कार्य करता है जब यह क्रमशः बाहरी परिपथ से अपने विद्युत या चुंबकीय क्षेत्र में ऊर्जा संग्रहीत कर रहा होता है, किंतु एक स्रोत के रूप में जब यह बाहरी परिपथ में विद्युत या चुंबकीय क्षेत्र से संग्रहीत ऊर्जा जारी कर रहा होता है।
 * एक लोड या निष्क्रियता (इंजीनियरिंग) घटक में, जैसे कि एक प्रकाश बल्ब, प्रतिरोधी, या विद्युत मोटर, विद्युत क्षेत्र E के प्रभाव के अनुसार उपकरण के माध्यम से विद्युत धारा धनात्मक टर्मिनल से कम विद्युत क्षमता की दिशा में चलती है। ऋणात्मक अतः घटक पर आवेशों द्वारा कार्य किया जाता है; आवेशों से संभावित ऊर्जा प्रवाहित होती है; और विद्युत शक्ति परिपथ से घटक में प्रवाहित होती है, जहां इसे ऊर्जा के किसी अन्य रूप जैसे ऊष्मा या यांत्रिक कार्य में परिवर्तित किया जाता है।

चूँकि यह किसी भी दिशा में प्रवाहित हो सकती है, विद्युत शक्ति को परिभाषित करने के दो संभावित विधियाँ हैं; दो संभावित संदर्भ दिशाएँ: या तो विद्युत घटक में प्रवाहित होने वाली शक्ति या घटक से बाहर प्रवाहित होने वाली शक्ति, जिसे धनात्मक के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। जिसे भी धनात्मक के रूप में परिभाषित किया जाता है और दूसरा ऋणात्मक होगा। निष्क्रिय संकेत सम्मेलन इच्छित रूप से घटक में (परिपथ से बाहर) प्रवाहित होने वाली शक्ति को धनात्मक के रूप में परिभाषित करती है, इसलिए निष्क्रिय घटकों में धनात्मक शक्ति प्रवाह होता है।

एसी (प्रत्यावर्ती धारा) परिपथ में, धारा और वोल्टेज धारा के प्रत्येक आधे-चक्र के साथ दिशा में परिवर्तित होते हैं, किंतु ऊपर दी गई परिभाषाएँ अभी भी प्रयुक्त होती हैं। किसी भी क्षण में, विद्युत प्रतिक्रिया निष्क्रिय घटकों में, धारा धनात्मक टर्मिनल से ऋणात्मक की ओर प्रवाहित होती है, जबकि गैर-प्रतिक्रियाशील सक्रिय घटकों में, यह दूसरी दिशा में प्रवाहित होती है। इसके अतिरिक्त, विद्युत प्रतिक्रिया ( समाई या इंडक्शन) वाले घटक अस्थायी रूप से ऊर्जा संग्रहीत करते हैं, इसलिए वे एसी चक्र के विभिन्न भागो में स्रोत या सिंक के रूप में कार्य करते हैं। उदाहरण के लिए, एक संधारित्र में, जब इसके पार वोल्टेज बढ़ रहा है, तो धारा को धनात्मक टर्मिनल की ओर निर्देशित किया जाता है, इसलिए घटक परिपथ से ऊर्जा को अपने विद्युत क्षेत्र में संग्रहीत कर रहा है, जबकि जब वोल्टेज कम हो रहा है, तो धारा को बाहर की ओर निर्देशित किया जाता है धनात्मक टर्मिनल का, इसलिए यह एक स्रोत के रूप में कार्य कर रहा है, संग्रहीत ऊर्जा को परिपथ में वापस ला रहा है। एक स्थिर-अवस्था एसी परिपथ में, प्रतिक्रिया में संग्रहीत सभी ऊर्जा एसी चक्र के अंदर वापस आ जाती है, इसलिए एक शुद्ध प्रतिक्रिया, एक संधारित्र या प्रारंभ करने वाला है, जिसमे न तो शुद्ध शक्ति का उपभोग करता है और न ही उत्पादन करता है, न ही कोई स्रोत और न ही लोड करता है।

संदर्भ निर्देश
किसी विद्युत घटक का विद्युत प्रवाह p और विद्युत प्रतिरोध r वोल्टेज v और वर्तमान i वेरिएबल से शक्ति और ओम के नियम के परिभाषित समीकरण द्वारा संबंधित हैं:


 * $$p = vi \qquad\qquad\qquad\,\,\, (1) \,$$
 * $$r = v/i \qquad\qquad\qquad (2) \,$$

जैसे विद्युत्, वोल्टेज और धारा हस्ताक्षरित मात्राएँ हैं। एक तार में धारा प्रवाह की दो संभावित दिशाएँ होती हैं, इसलिए धारा वेरिएबल i को परिभाषित करते समय वह दिशा जो धनात्मक धारा प्रवाह का प्रतिनिधित्व करती है, सामान्यतः परिपथ आरेख पर एक तीर द्वारा निरुपित की जानी चाहिए। इसे धारा 'i' के लिए संदर्भ दिशा कहा जाता है। यदि वास्तविक धारा विपरीत दिशा में है, तो वेरिएबल i का मान ऋणात्मक होगा।

इसी प्रकार दो टर्मिनलों के मध्य वोल्टेज का प्रतिनिधित्व करने वाले एक वेरिएबल v को परिभाषित करने में, वोल्टेज धनात्मक होने पर जो टर्मिनल धनात्मक होता है, उसे सामान्यतः प्लस चिह्न के साथ निर्दिष्ट किया जाना चाहिए। इसे वोल्टेज 'v' के लिए संदर्भ दिशा या संदर्भ टर्मिनल कहा जाता है। यदि धनात्मक रूप से चिह्नित टर्मिनल में वास्तव में दूसरे की तुलना में कम वोल्टेज है, तो वेरिएबल v का मान ऋणात्मक होगा।

निष्क्रिय संकेत सम्मेलन को समझने के लिए, वेरिएबल, v और i की संदर्भ दिशाओं को भिन्न करना महत्वपूर्ण है, जिसे वास्तविक वोल्टेज और वर्तमान की दिशा से, जो परिपथ द्वारा निर्धारित किया जाता है, जिसको इच्छानुसार निर्दिष्ट किया जा सकता है। पीएससी का विचार यह है कि एक घटक में वेरिएबल v और i की संदर्भ दिशा को सही संबंध के साथ निर्दिष्ट करते है, निष्क्रिय घटकों में शक्ति प्रवाह की गणना Eq से की जाती है। (1) धनात्मक निकलेगा, जबकि सक्रिय घटकों में शक्ति प्रवाह ऋणात्मक निकलेगा। परिपथ का विश्लेषण करते समय यह जानना अनावश्यक है कि कोई घटक विद्युत् का उत्पादन करता है या खपत करता है; संदर्भ दिशाओं को इच्छित रूप से निर्दिष्ट किया जा सकता है, धाराओं को दिशाएं और वोल्टेज को ध्रुवीयताएं, फिर पीएससी का उपयोग घटकों में शक्ति की गणना करने के लिए किया जाता है। यदि शक्ति धनात्मक आती है, तो घटक एक भार है, विद्युत ऊर्जा का उपभोग करता है और इसे किसी अन्य प्रकार की ऊर्जा में परिवर्तित करता है। यदि शक्ति ऋणात्मक आती है, तो घटक एक स्रोत है, जो ऊर्जा के किसी अन्य रूप को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है।

साइन कन्वेंशन
उपरोक्त विचार से पता चलता है कि किसी घटक में वोल्टेज और वर्तमान चर की संदर्भ दिशाओं को चुनने से विद्युत् प्रवाह की दिशा निर्धारित होती है जिसे धनात्मक माना जाता है। व्यक्तिगत वेरिएबल की संदर्भ दिशाएँ महत्वपूर्ण नहीं हैं, केवल एक-दूसरे से उनका संबंध महत्वपूर्ण है। दो विकल्प हैं: * निष्क्रिय संकेत सम्मेलन: वर्तमान वेरिएबल की संदर्भ दिशा (धनात्मक धारा की दिशा का प्रतिनिधित्व करने वाला तीर) वोल्टेज वेरिएबल के धनात्मक संदर्भ टर्मिनल में निरुपित करता है। इसका अर्थ यह है कि यदि वोल्टेज और धारा वेरिएबल्स में धनात्मक मान हैं, तो उपकरण के माध्यम से धारा धनात्मक से ऋणात्मक टर्मिनल की ओर प्रवाहित होता है, जो घटक पर काम करता है, जैसा कि एक निष्क्रिय घटक में होता है। इसलिए लाइन से घटक में प्रवाहित होने वाली शक्ति को धनात्मक के रूप में परिभाषित किया गया है; शक्ति वेरिएबल घटक में शक्ति अपव्यय का प्रतिनिधित्व करता है। इसलिए
 * सक्रिय घटकों (शक्ति स्रोतों) में ऋणात्मक प्रतिरोध और ऋणात्मक शक्ति प्रवाह होगा
 * निष्क्रिय घटकों (भार) में धनात्मक प्रतिरोध और धनात्मक शक्ति प्रवाह होगा
 * यह समान्य रूप से उपयोग किया जाने वाला सम्मेलन है।

* सक्रिय संकेत सम्मेलन: वर्तमान वेरिएबल की संदर्भ दिशा (धनात्मक धारा की दिशा का प्रतिनिधित्व करने वाला तीर) वोल्टेज वेरिएबल के ऋणात्मक संदर्भ टर्मिनल में निरुपित करता है। इसका अर्थ यह है कि यदि वोल्टेज और धारा वेरिएबल्स का मान धनात्मक है, तो उपकरण के माध्यम से धारा ऋणात्मक से धनात्मक टर्मिनल की ओर प्रवाहित होता है, इसलिए काम धारा पर किया जा रहा है, और विद्युत् घटक से बाहर प्रवाहित होती है. इसलिए घटक से निकलने वाली शक्ति को धनात्मक के रूप में परिभाषित किया गया है; शक्ति वेरिएबल उत्पादित शक्ति का प्रतिनिधित्व करता है। इसलिए:
 * सक्रिय घटकों में धनात्मक प्रतिरोध और धनात्मक शक्ति प्रवाह होगा
 * निष्क्रिय घटकों में ऋणात्मक प्रतिरोध और ऋणात्मक शक्ति प्रवाह होगा
 * पावर इंजीनियरिंग में विशेष स्थितियों को छोड़कर, इस सम्मेलन का उपयोग संभवतः ही कभी किया जाता है।

वास्तव में, पीएससी का अनुपालन करने के लिए परिपथ में वोल्टेज और वर्तमान वेरिएबल निर्दिष्ट करना आवश्यक नहीं है। ऐसे घटक जिनमें वेरिएबल का पिछड़ा संबंध होता है, जिसमें वर्तमान वेरिएबल ऋणात्मक टर्मिनल में प्रवेश करता है, उनके साथ उपयोग किए गए संवैधानिक संबंधों (1) और (2) के संकेत को बदलकर पीएससी का अनुपालन करने के लिए अभी भी बनाया जा सकता है। ऋणात्मक टर्मिनल में प्रवेश करने वाली धारा धनात्मक टर्मिनल में प्रवेश करने वाली ऋणात्मक धारा के समान होती है, इसलिए ऐसे घटक में


 * $$p = v(-i) = -vi \,$$, और


 * $$r = v/(-i) = -v/i \,$$

ऊर्जा का संरक्षण
पीएससी के अनुपालन के लिए परिपथ में सभी वेरिएबल को परिभाषित करने का एक लाभ यह है कि इससे ऊर्जा के संरक्षण को व्यक्त करना आसान हो जाता है। चूँकि विद्युत ऊर्जा को किसी भी क्षण में बनाया या नष्ट नहीं किया जा सकता है, लोड घटक द्वारा खपत की गई प्रत्येक वाट विद्युत् को परिपथ में कुछ स्रोत घटक द्वारा उत्पादित किया जाना चाहिए। इसलिए भार द्वारा उपभोग की गई सभी विद्युत् का योग स्रोतों द्वारा उत्पादित सभी विद्युत् के योग के समान होता है। चूंकि पीएससी के साथ, स्रोतों में विद्युत् अपव्यय ऋणात्मक है, और भार में विद्युत् अपव्यय धनात्मक है, परिपथ में सभी घटकों में सभी विद्युत् अपव्यय का बीजगणितीय योग सदैव शून्य होता है

$$\sum_n p_n = \sum_n v_n i_n = 0 \,$$

एसी परिपथ
चूँकि साइन कन्वेंशन केवल वेरिएबल की दिशाओं से संबंधित है, जो न कि वास्तविक धारा की दिशा से, यह प्रत्यावर्ती धारा (एसी) परिपथ पर भी प्रयुक्त होता है, जिसमें वोल्टेज और धारा की दिशा समय-समय पर विपरीत हो जाती है। एक एसी परिपथ में, तथापि चक्र के दूसरे भाग के समय वोल्टेज और धारा विपरीत दिशा में हो जाते है, जिससे किसी भी क्षण में, यह पीएससी का पालन करता है: निष्क्रिय घटकों में, तात्कालिक धारा उपकरण के माध्यम से धनात्मक से ऋणात्मक टर्मिनल की ओर प्रवाहित होता है, जबकि सक्रिय घटकों में यह घटक के माध्यम से ऋणात्मक से धनात्मक टर्मिनल की ओर प्रवाहित होता है। गैर-प्रतिक्रियाशील परिपथ में, चूंकि विद्युत् वोल्टेज और धारा का उत्पाद है, और वोल्टेज और धारा दोनों विपरीत दिशा में होते हैं, इसलिए दो साइन रिवर्सल एक दूसरे को समाप्त कर देते हैं। चक्र के दोनों भागो में शक्ति प्रवाह का संकेत अपरिवर्तित रहता है।

प्रतिक्रिया वाले भार में, वोल्टेज और करंट चरण में नहीं होते हैं। लोड अस्थायी रूप से कुछ ऊर्जा संग्रहीत करता है जो प्रत्येक चक्र में परिपथ में वापस आ जाती है, इसलिए चक्र के कुछ भागो के समय विद्युत् प्रवाह की तात्कालिक दिशा विपरीत कर जाती है। चूँकि, औसत शक्ति अभी भी निष्क्रिय संकेत परंपरा का पालन करती है। एक चक्र पर औसत शक्ति अपव्यय $$P = IV\cos{\theta}$$ है, जहां $$V$$ वोल्टेज आयाम है, $$I $$ वर्तमान आयाम है और $$\theta$$ उनके मध्य का चरण कोण है। यदि लोड में प्रतिरोध है, तो चरण कोण $$\theta$$ +90° और -90° के मध्य है, इसलिए औसत शक्ति धनात्मक है।

पावर इंजीनियरिंग में वैकल्पिक सम्मेलन
वास्तव में, बैटरी और जनरेटर जैसे विद्युत् स्रोतों का विद्युत् उत्पादन ऋणात्मक संख्याओं में नहीं दिया जाता है, जैसा कि निष्क्रिय संकेत सम्मेलन द्वारा आवश्यक है। कोई भी निर्माता -5 किलोवाट जनरेटर नहीं बेचता है। विद्युत शक्ति परिपथ में मानक अभ्यास विद्युत् स्रोतों की शक्ति और प्रतिरोध के साथ-साथ भार के लिए धनात्मक मूल्यों का उपयोग करना है। इससे ऋणात्मक शक्ति और विशेष रूप से ऋणात्मक प्रतिरोध के अर्थ पर भ्रम से बचा जा सकता है। स्रोतों और भार दोनों के लिए शक्ति को धनात्मक बनाने के लिए, पीएससी के अतिरिक्त, स्रोतों और भारों के लिए भिन्न-भिन्न संकेत सम्मेलनों का उपयोग किया जाना चाहिए। इन्हें जनरेटर-लोड कन्वेंशन कहा जाता है  जिनका उपयोग इलेक्ट्रिक पावर इंजीनियरिंग में किया जाता है पीएससी की तरह, यदि किसी दिए गए घटक में वेरिएबल प्रयुक्त परंपरा के अनुरूप नहीं हैं, तब भी घटक को संवैधानिक समीकरणों (1) और (2) में ऋणात्मक संकेतों का उपयोग करके अनुरूप बनाया जा सकता है।
 * जनरेटर सम्मेलन - विद्युत जनरेटर और बैटरी जैसे स्रोत घटकों में, वेरिएबल V और I को ऊपर सक्रिय संकेत सम्मेलन के अनुसार परिभाषित किया गया है; वर्तमान वेरिएबल को उपकरण के ऋणात्मक टर्मिनल में प्रवेश करने के रूप में परिभाषित किया गया है।
 * लोड कन्वेंशन - लोड में, वेरिएबल्स को सामान्य निष्क्रिय साइन कन्वेंशन के अनुसार परिभाषित किया जाता है; वर्तमान वेरिएबल को धनात्मक टर्मिनल में प्रवेश के रूप में परिभाषित किया गया है। इस सम्मेलन का उपयोग करते हुए, स्रोत घटकों में धनात्मक ऊर्जा प्रवाह से विद्युत् का उत्पादन होता है, जबकि लोड घटकों में धनात्मक ऊर्जा प्रवाह से विद्युत् की खपत होती है।
 * $$P = -VI \,$$और$$R = -V/I \,$$

यह सम्मेलन निष्क्रिय संकेत सम्मेलन की तुलना में उत्तम लग सकती है, क्योंकि शक्ति P और प्रतिरोध R का मान सदैव धनात्मक होता है। चूँकि, इसका उपयोग इलेक्ट्रानिक्स में नहीं किया जा सकता क्योंकि कुछ इलेक्ट्रॉनिक घटकों को स्रोत या भार के रूप में स्पष्ट रूप से वर्गीकृत करना संभव नहीं है। कुछ इलेक्ट्रॉनिक घटक अपने ऑपरेटिंग श्रेणी के कुछ भागो में ऋणात्मक प्रतिरोध के साथ शक्ति के स्रोत के रूप में कार्य कर सकते हैं, और अन्य भागो में धनात्मक प्रतिरोध के साथ शक्ति के अवशोषक के रूप में, या यहां तक ​​कि एसी चक्र के विभिन्न भागो में भी कार्य कर सकते हैं। किसी घटक की विद्युत् खपत या उत्पादन उसके वर्तमान-वोल्टेज विशेषता या वर्तमान-वोल्टेज विशेषता वक्र पर निर्भर करता है। घटक स्रोत या भार के रूप में कार्य करता है या नहीं, यह उसमें वर्तमान 'i' या वोल्टेज 'v' पर निर्भर हो सकता है, जो परिपथ का विश्लेषण होने तक ज्ञात नहीं है। उदाहरण के लिए, यदि रिचार्जेबल बैटरी के टर्मिनलों पर वोल्टेज उसके ओपन-परिपथ वोल्टेज से कम है, तो यह एक स्रोत के रूप में कार्य करेगा, जबकि यदि वोल्टेज अधिक है तो यह लोड और रिचार्ज के रूप में कार्य करेगा। इसलिए शक्ति और प्रतिरोध वेरिएबल के लिए धनात्मक और ऋणात्मक दोनों मान लेने में सक्षम होना आवश्यक है।