Účiník

Z Multimediaexpo.cz

Účiník je bezrozměrná veličina, označovaná cos φ. Užívá se jen pro harmonické průběhy střídavých proudů a napětí nebo pro jednotlivé harmonické složky obecných průběhů.

Účiník je poměrem činného a zdánlivého elektrického výkonu v obvodu střídavého proudu a napětí. Vyjadřuje jak velkou část zdánlivého výkonu přeměňuje obvod na činný výkon, tj. na součet užitečného výkonu a ztrát.

Účiník je kosinus vzájemného fázového posuvu mezi proudem a napětím elektrického obvodu. Hodnota účiníku spotřebiče se pohybuje od nuly do jedné. (Platí pro obvykle používanou spotřebičovou soustavu. To znamená, že výkon spotřebiče je kladný a výkon zdroje je záporný.)

Při účiníku rovném jedné je celý výkon činný (fázový posuv je nulový). Při nulovém účiníku je celý výkon jalový, zátěž je buď čistě kapacitní (fázový posuv -90° = zpožďuje se napětí za proudem) nebo čistě indukční (fázový posuv +90° = zpožďuje se proud za napětím).

Hodnota účiníku menší než 1, tj. nenulový vzájemný fázový posun proudu a napětí, způsobuje nežádoucí zvýšené ztráty energie na přenosovém vedení obvodu, ve zdroji i spotřebiči.

Účiník vyjadřuje pro daný elektrický obvod také poměr činné a zdánlivé energie i poměr ohmického odporu (rezistance) a impedance.

Obsah

Účiník a výkonové poměry v elektrickém obvodu

Podrobnější informace naleznete na stránce: Elektrický výkon

Zdánlivý výkon je definován jako prostý součin efektivních hodnot napětí U a proudu I procházejícího obvodem. Nemá fyzikální význam, ale je používán v technické praxi. Značí se S, jeho jednotkou je voltampér (VA).

\(S = U \cdot I\)

Činný výkon se značí P, jeho jednotkou je watt (W). Činný výkon vyjadřuje energii, která se v obvodu skutečně přemění na jinou užitečnou formu energie. Často probíhá přeměna elektrické energie na mechanickou a v konečné formě na tepelnou. U čistě odporových nebo vykompenzovaných spotřebičů je celý výkon je přeměněn na užitečnou energii schopnou konat práci (teplo). V tomto případě je činný výkon roven zdánlivému.

U obecných obvodů obsahujících lineární pasivní součástky akumulující energii tj. s nenulovou kapacitní nebo induktivní reaktancí (např. zářivky elektromotory, zařízení s transformátorem) dochází ke vzájemnému fázovému posunu napětí a proudu v obvodu. Kosinus vzájemného fázového posunu φ je označován jako účiník cos φ.

Účiník vyjadřuje také podíl užitečného (činného) výkonu ku zdánlivému výkonu.

\(P = S \cdot \cos \varphi = U \cdot I \cdot \cos \varphi\)

V nevykompenzované napěťové soustavě dochází k nárůstu velikosti proudu, který je ve fázorovém zobrazení dán geometrickým součtem činné a jalové složky.


Část výkonu s nulovou střední hodnotou, představující pouhé přelévání energie mezi zdrojem a spotřebičem tam a zpět, je označována jako jalový výkon. Značí se Q, jednotkou je var.

\(Q = S \cdot \sin \varphi = U \cdot I \cdot \sin \varphi\)


Obvodem obsahujícím nelineární součástky, například polovodiče, protéká neharmonický proud i při harmonickém napájecím napětí (se sinusovým průběhem). Proud pak obsahuje vyšší harmonické (složky celkového proudu s násobnými kmitočty). Výkon tvořený vyššími harmonickými proudů a napětí je označován jako deformační výkon (označení D, jednotka voltampér). Vedle kompenzace jalového výkonu je třeba filtrovat vyšší harmonické proudu. Deformační výkon způsobuje další navýšení zdánlivého výkonu. Výsledný účiník se pak označuje jako opravdový účiník cos φekv.

\(S = U \cdot I = \sqrt{P^2 + Q^2 + D^2}\)
\(P = U \cdot I \cdot \cos \varphi_\mathrm{ekv}\),

Důsledky

Při existenci jalového, případně deformačního výkonu tak obvodem pro zajištění přenosu požadovaného činného výkonu musí protékat mnohem větší proud, což má za následek větší ztráty na přenosovém vedení tepelné ztráty. Z toho důvodu se používají kompenzátory účiníku a filtrační zařízení – elektrické prvky, které umožňují udržovat účiník blízko ideální nulové hodnotě (minimálnímu fázovému posunu proudu vzhledem k napětí) a tvar průběhu proudu blízko harmonickému průběhu .

Existující zákony a normy a především smluvní vztahy mezi odběratelem a dodavatelem elektrické energie stanovují, vedle dalších parametrů, dovolené hodnoty účiníku, které spotřebitelé, odběratelé a dodavatelé musí dodržovat. Obvykle je odběratel povinen udržovat hodnotu účiníku v rozmezích 0,95 až 1 induktivního charakteru. Tato povinnost platí přiměřeně také pro domácnosti).[1][2]

Související články

Reference

  1. ↑ § 15, odst. 4 b) zákona č. 222/1994 Sb. na ZákonyProLidi.cz, výpis částek Sbírky zákonů roku 1994 na MVČR.cz.
  2. ↑ Energetický zákon 458/2000 Sb. ve znění zákona 670/2004 Sb.

Externí odkazy


Citováno z „http://www.multimediaexpo.cz/mmecz/index.php/%C3%9A%C4%8Din%C3%ADk“