Otevřít hlavní menu

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 induktivní (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.

Účiník a výkonové poměry v elektrickém obvoduEditovat

Podrobnější informace naleznete v článku 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).

 

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.

 

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).

 

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 φekv. 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.

 
 ,

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.

DůsledkyEditovat

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]

Související článkyEditovat

PoznámkyEditovat

  1. Ve skutečnosti jsou prakticky všechny induktivní spotřebiče nelineární, z důvodů nelineární závislosti sycení magnetického obvodu. Pokud však nedochází k přesycování jádra, obvykle je možno tyto spotřebiče považovat za lineární. Zářivky mají velmi nelineární závislost proudu na napětí, neboť výboj v plynu se zapálí až při určité intenzitě elektrického pole. Nicméně, pokud je vybavena induktivním předřadníkem (tlumivkou), přispívá tato k odfiltrování vyšších harmonických a přibližuje odebíraný proud sinusovému (harmonickému) průběhu. Pokud je zářivka, výbojka, žárovka nebo LED vybavena elektronickým předřadníkem, už ji za lineární spotřebič považovat nejde.
  2. U nevykompenzovaných spotřebičů je často nutno volit vyšší průřezy napájecích vodičů, případně výkony transformátorů, proudy jističů, stykačů atd. Pokud je odběr navíc nelineární (obsahuje vyšší harmonické kmitočty), působí to mimo jiné i nežádoucí nadproudy v obvodech kapacit připojených paralelně k síti (nejčastějí v kompenzačních kondenzátorech)

ReferenceEditovat

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

Externí odkazyEditovat