Elektrický výkon a jeho složky ve střídavé síti

6.12.2

Elektrický výkon a jeho složky ve střídavé síti

Ing. Vítězslav Šťastný, CSc. a kolektiv

 NahoruObecná deklarace

Základní pravidla o elektrickém výkonu a jeho orientaci vůči napětí objasníme teoreticky na odporu, indukčnosti a kapacitě, kde podle fyzikálních zákonů je

1. na odporu jeho vektor výkonu ve fázi vektorem napětí a říkáme mu výkon činný

2. na indukčnosti je jeho vektor 90 ° za vektorem napětí a to je výkon jalový, indukční

3. na kapacitě je jeho vektor 90 ° před vektorem napětí a to je výkon kapacitní, indukční

Popsaná skutečnost je graficky znázorněna na obrázku "Vektorový obrázek napětí a výkonů na odporu, indukčnosti a kapacitě“.

Zde je třeba upozornit na nepřesnost v terminologii, na kterou si naše technická veřejnost zvykla, a ta může vést k nepřesnému vyjádření. Jedná se o výraz jalový výkon. Je třeba si uvědomit, že jalový výkon je jak ten, který se za vektorem napětí o 90 ° zpožďuje, tak i ten, který napětí o stejný úhel předbíhá. Proto se správná terminologie ustálila na tom, že obecně jalový výkon ať jalový nebo kapacitní budeme nazývat indukčním výkonem a tam, kde to bude třeba rozlišit se užije další výraz jalový a nebo kapacitní.

 NahoruČinný výkon

V elektrické síti se střídavým napětím každý činný odpor, jehož představitelem jsou např. elektrické odporové pece, tepelné spotřebiče jako žehličky, elektrické trouby, nebo žárovky s kovovým vláknem, odebírá ze sítě činný výkon, který je dán vztahem

P_č = U . I = R . I² (1)

Kde P_č je činný výkon [W]
U je proud spotřebiče [A]
R je elektrický odpor spotřebiče [Ω]

Obr. Vektorový obrázek napětí a výkonů na

1. na odporu

2. na indukčnosti

3. na kapacitě

V případě činného odporu nelze ničím odběr činného výkonu eliminovat, spotřebič prostě spotřebuje výkon úměrný činnému odporu podle vztahu (1) a elektroměr naměří odebranou energii.

 NahoruIndukční výkon a jeho podstata

V elektrické střídavé síti však také známe indukční odpor, který označujeme X [Ω], ten ale může být jalový Xj [Ω] a závisí na indukčnosti L [H], nebo kapacitní odpor Xc [Ω], který závisí na kapacitě C [F]. Vztahy a závislosti zde neuvádíme, protože bezprostředně nesouvisejí s problematikou kompenzace indukčního výkonu a v tom směru čtenáře odkazujeme na další odbornou literaturu.

Typickým představitelem indukčního, jalového odporu je cívka (zanedbáme-li její činný odpor) a stejně tak typickým představitelem indukčního kapacitního odporu je kondenzátor.

Jak již bylo informativně řečeno, vektor proudu (a tedy i vektor výkonu) se v indukčním, jalovém odporu opožďuje za vektorem napětí o 90° a v indukčním, kapacitním odporu předbíhá vektor napětí o 90°. (Obr. vektorový obrázek napětí a výkonu na odporu, indukčnosti a kapacity)

 NahoruZdánlivý výkon a fikce vektorového zobrazení

Činný, indukční jalový a indukční kapacitní výkon jsme si pouze fiktivně zobrazovali vektory, ale ve skutečnosti přívodním vedením ke spotřebiči prochází proud, a je tedy dodáván výkon pouze…