Otevřít hlavní menu

Elektrické napětí

(přesměrováno z Elektrická síť)

Elektrické napětí (mezi dvěma body prostoru) je definováno jako rozdíl elektrických potenciálů (v těchto bodech). Číselně je rovno rozdílu potenciální energie jednotkového náboje v elektrostatickém a stacionárním elektromagnetickém poli. V proměnném elektromagnetickém poli může elektrické napětí vznikat i elektromagnetickou indukcí, tedy jako důsledek změn magnetického pole. Elektrická složka elektromagnetického pole není obecně polem potenciálovým.

ZnačeníEditovat

  • Symbol veličiny:   (v anglicky mluvících zemích také někdy   - Voltage)
  • Odvozenou jednotkou soustavy SI je 1 Volt, značka V (1 V = 1 m2·kg·s−3·A−1)

DefiniceEditovat

Napětí 1 V je takové napětí, které je mezi konci vodiče, do kterého konstantní proudA dodává výkonW (v takovém případě má vodič odporΩ).

VýpočetEditovat

Stacionární poleEditovat

Elektrické napětí mezi dvěma body s polohovými vektory   a   lze vyjádřit vztahem

 ,

kde   je intenzita elektrického pole a   je elektrický potenciál.

Pomocí předchozího vztahu lze práci vykonanou při přemísťování kladného náboje   vyjádřit jako

 

Nestacionární poleEditovat

Hodnota napětí indukovaného ve smyčce vodiče je rovna časové změně celkového magnetického toku, který smyčkou prochází (Faradayův zákon elektromagnetické indukce):

 ,

kde   představuje celkový magnetický tok, který protéká smyčkou.

V integrálním tvaru:

 

kde se integruje po uzavřené vodivé smyčce   s plochou  ;   je magnetická indukce.

Rozdělení napětí podle změn polarityEditovat

V praxi se mohou vyskytovat napětí, která mají jak střídavou, tak stejnosměrnou složku.

  • Stejnosměrné napětí je takové napětí, které nemění v čase svojí polaritu, velikost měnit může.
  • Střídavé napětí je napětí, které se v čase mění s určitou periodou, přičemž jeho střední hodnota nemusí být nulová. Časový průběh (tvar) napětí může být libovolný, nejčastěji se můžeme setkat se sinusovým průběhem. Dalšími průběhy mohou být pilovité, obdélníkové nebo libovolné jiné.

Efektivní hodnota střídavého napětí je takové napětí stejnosměrného proudu, při kterém se ve stejném vodiči vytvoří stejné množství tepla.

VyužitíEditovat

Elektrické články, baterieEditovat

Běžně prodávané samostatné chemické elektrické články (monočlánky) poskytují stejnosměrné napětí podle své konstrukce, například zinko-uhlíkový článek nebo alkalický článekjmenovité napětí 1,5 V (tzv. tužkové baterie), olověný akumulátor má články o napětí 2,1 V. Články bývají často sdružovány do baterií, v nichž se napětí jednotlivých článků zapojených sériově sčítá (například plochá baterie má 3 články po 1,5 V, což je celkem 4,5 V, 9 V baterie má 6 článků po 1,5 V, autobaterie mají 3, 6 nebo 12 článků s celkovým napětím 6, 12 nebo 24 V.

Elektrická síť v České republice a ve světěEditovat

Na tuto kapitolu jsou přesměrována hesla nízké napětí a malé napětí.
 
Efektivní fázové a sdružené napětí v třífázové soustavě.

V české elektrické síti nízkého napětí nalezneme střídavé napětí o frekvenci 50 Hz a efektivním napětím 230 V. Maximální napětí (amplituda) během periody trvající 0,02 s je asi 325 V. Tato napětí jsou vztažena vůči zemi (pracovnímu vodiči). Udávané napětí třífázové soustavy je efektivní napětí mezi jejími každými dvěma fázemi, tzv. sdružené napětí. Např. běžná soustava nn má sdružené napětí 400 V. Každá fáze přitom má efektivní napětí vůči střednímu vodiči (tzv. fázové napětí) zhruba 230 V.

V Evropě je normalizován kmitočet 50 Hz a 230 V (existují výjimky, například některé domy ve Starém Městě v Praze mají ještě historické rozvody 120 V).[1] Ve Spojených státech, Kanadě, Mexiku, Brazílii a v několika dalších zemích se používá v rozvodné soustavě kmitočet 60 Hz, ve Spojených státech napětí (120 V).

Historicky se v kontinentální části Evropy používalo střídavé napětí o frekvenci 50 Hz a napětí 220 V, zatímco ve Spojeném království se používala frekvence 50 Hz a napětí 240 V. Z technických i politických důvodů nebylo možné, aby se napětí v síti UK snížilo a na kontinentě zvýšilo. Při takzvané harmonizaci byla proto redefinována tolerance napětí v síti tak, že jmenovité napětí je nyní jednotně 230 V, aniž by došlo k jakékoliv faktické změně v rozvodných soustavách. Nové výrobky mají normované napájení 230 V a jsou schopny v rámci své povinné tolerance k provozu v obou soustavách. Používání starších výrobků pro soustavu 220 nebo 240 V může způsobit při převozu do druhé oblasti problémy (napájení bude nižší nebo vyšší, než na jaké byl spotřebič navržen/schválen).[2]

Elektrotechnické normy a předpisy dělí elektrické napětí podle velikosti do následujících napěťových stupňů:

  • Malé napětí, značka mn, do 50 V
  • Nízké napětí, značka nn, 50 V až 1000 V
  • Vysoké napětí, vn, 1000 V až 52 kV
  • Velmi vysoké napětí, vvn 52 kV až 300 kV
  • Zvláště vysoké napětí, zvn 300 kV až 800 kV
  • Ultra vysoké napětí, uvn více než 800 kV

Z uvedených rozsahů se v ČR používají napětí v rozvodných soustavách:

  • 0,4 kV – DS (to je 400 V sdružené a odpovídající 230 V fázové)
  • 6, 10, 22, 35 kV – DS
  • 110 kV – DS, PS
  • 220 kV – PS
  • 400 kV – PS,

kde

Historicky existují na části našeho území různé soustavy:

  • vysokého napětí - 3 kV, 6 kV, 10 kV;
  • nízkého napětí: 950 V, 690 V, 500 V.

Změna elektrického napětíEditovat

Střídavé napětí při přechodu mezi jednotlivými napěťovými hladinami se obvykle mění transformací v transformátorech. U citlivějších spotřebičů (např. praček a sušiček), které si hlídají kvalitu vstupního napětí, pak může být nutné použít frekvenční měnič, protože standardní měnič napětí převádí pouze napětí, nikoli frekvenci.[3]

Související článkyEditovat

  1. EXNER, Oskar. Zastaralá energetická síť končí. Praha.eu [online]. 2009-10-20 [cit. 2019-09-25]. Dostupné online. 
  2. What are the differences between 220VAC, 230VAC and 240VAC Mains Supplies and what voltage equipment should I use?. Schneider Electric [online]. 2018-05-04 [cit. 2019-09-25]. Dostupné online. 
  3. BŘEZINOVÁ, Jana. Napětí v zásuvce u nás a ve světě: Proč Česko přešlo na 230 V? [online]. [cit. 2019-10-09]. Dostupné online.