Účiník

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).

${\displaystyle S=U\cdot I}$

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 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[pozn. 1]) 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.

${\displaystyle P=S\cdot \cos \varphi =U\cdot I\cdot \cos \varphi }$

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 voltampér reaktanční (var).

${\displaystyle Q=S\cdot \sin \varphi =U\cdot I\cdot \sin \varphi }$

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 frekvencemi 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^[zdroj?!] cos φ_ekv. Vzhledem k zatím nezažitému českému pojmenování doporučuji jednoznačně rozlišovat pomocí anglických výrazů displacement power factor (dPF) pro kosinus fázového posunu první harmonické proudu a napětí a termín true power factor pro tzv. skutečný, opravdový účiník, definovaný jako podíl výkonu činného a zdánlivého, jak vyplývá z níže uvedených vztahů.

${\displaystyle S=U\cdot I={\sqrt {P^{2}+Q^{2}+D^{2}}}}$

${\displaystyle P=U\cdot I\cdot \cos \varphi _{\mathrm {ekv} }}$,

U této problematiky je vhodné se pozdržet, neboť v současnosti, s masovým užitím tzv. nelineárních spotřebičů nabývá na velkém významu. Nelineární zátěže se spínanými zdroji odebírají velmi nízký činný výkon P (neboť efektivní hodnota 1. harmonické složky proudu je velmi malá a navíc s minimálním fázovém posunem oproti napětí), nicméně, pro dimenzování napájecích obvodů je třeba užít zdánlivý výkon spotřebiče, který je několikanásobný. Není neobvyklé, že účiník ve smyslu definice fázového posunu 1. harmonické frekvence proudu a napětí je prakticky roven 1, avšak true power factor nabývá hodnot blízkých nule. Příklad: Přístroj se spínaným zdrojem má uveden příkon 2 W (1. harmonická proudu a napětí), 10 VA. Účiník je roven 1,00, avšak skutečný účiník pak 0,2.

Při existenci jalového, případně deformačního výkonu tak obvodem pro zajištění přenosu požadovaného činného výkonu musí protékat mnohem větší proud, což má za následek větší tepelné ztráty na přenosovém vedení. Z toho důvodu se používají kompenzátory účiníku a filtrační zařízení – elektrické prvky, které umožňují udržovat fázový posun blízko ideální nulové hodnoty (minimálnímu fázovému posunu proudu vzhledem k napětí) a tedy účiník blízký jedné a tvar průběhu proudu blízký harmonickému.[pozn. 2]

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]

• Elektrický výkon
• Kompenzace účiníku
• Doba plných ztrát
• Doba využití maxima

• Základy kompenzace