Činný, jalový a zdanlivý výkon
Činný, jalový a zdanlivý výkonDátum uverejnenia: 10-03-2023 Dátum aktualizácie: 07-06-2024 🕒 4 min čítania
Základné pojmy z elektroenergetiky
Elektrotechnika je mimoriadne dôležitou oblasťou fyziky, ktorá priamo súvisí s procesmi výroby, spracovania, prenosu a spotreby elektrickej energie. Zaoberá sa základnými pojmami z oblasti elektromagnetizmu, fyzikálnymi vzťahmi, ktoré s ním súvisia a uvádza aj množstvo matematických vzorcov, ktoré umožňujú pochopiť vyššie spomenuté procesy. Pre správne zahájenie dobrodružstva s elektrotechnikou je nevyhnutné pochopiť niektoré z najdôležitejších pojmov, ako sú napätie, prúd, odpor, frekvencia alebo výkon. V nasledujúcom článku sa budeme zaoberať práve týmto posledným parametrom.
Činný, jalový a zdanlivý výkon
Asi každý z nás sa už stretol s pojmom výkon. Pri výbere kuchynského vybavenia, ako je chladnička, rúra alebo rýchlovarná kanvica, je elektrický výkon vyjadrený vo wattoch alebo kilowattoch jednou z najdôležitejších veličín, ktorým venujeme našu pozornosť.
Výkon definuje množstvo práce, ktorú fyzický systém vykoná za danú jednotku času. Tento vzťah opisuje nasledujúca rovnica:
kde:
W – práca [J];
t – čas [s]
Rozlišujeme tri druhy výkonu, ktoré graficky opisuje tzv. výkonový trojuholník:
- Činný výkon;
- Jalový výkon;
- Zdanlivý výkon.
Podľa matematickej interpretácie sa geometrický súčet činného výkonu (P) a jalového výkonu (Q) rovná zdanlivému výkonu (S).
Činný výkon
Činný výkon, nazývaný tiež užitočným výkonom, sa počas práce vykonávanej spotrebičmi mení na tepelnú, mechanickú alebo svetelnú energiu. Jednotkou činného výkonu je Watt, pričom matematická interpretácia je nasledovná:
kde:
P – činný výkon [W];
U – elektrické napätie [V];
I – intenzita elektrického prúdu [A];
cosϕ – účinník, t.j. pomer činného výkonu k zdanlivému výkonu (súvisí s fázovým posunom medzi prúdom a napätím).
Činný výkon je definovaný ako priemerná hodnota okamžitého výkonu.
Činný výkon sa meria wattmetrom. Za zmienku stojí aj tzv. Aronovo zapojenie, ktoré umožňuje meranie činného výkonu v trojvodičovom systéme.
Jalový výkon
Ako už názov napovedá, jalový výkon nehrá v procese využitia výkonu na napájanie spotrebiča elektrickou energiou aktívnu úlohu. Namiesto toho je zodpovedný za uloženie energie v podobe magnetického a elektrického poľa. Ide o komponent výkonu nevyhnutný pre správnu činnosť elektrických strojov, ako sú transformátory či elektromotory .
Jalový výkon je definovaný ako súčin efektívnych hodnôt napätia a prúdu a sínusu uhla fázového posunu medzi prúdom a napätím.
kde:
Q – jalový výkon [VAR];
U – elektrické napätie [V];
I – intenzita elektrického prúdu [A];
sinϕ – sínus fázového posunu medzi efektívnymi hodnotami prúdu a napätia.
Rozlišujeme dva typy jalového výkonu:
- Kapacitný jalový výkon Qc, s ktorým máme do činenia pri použití kondenzátorov alebo dlhých káblov prenášajúcich elektrickú energiu;
- Indukčný jalový výkon QL, ktorý je charakteristický pre zariadenia s vinutím, teda všetky druhy elektromotorov alebo transformátorov.
Zdanlivý výkon
Rovnako ako činný či jalový výkon, aj zdanlivý výkon je súčinom napätia a prúdu. Vzhľadom na to, že ide o súčet dvoch vyššie predstavených zložiek, nazýva sa aj celkovým výkonom.
kde:
S – zdanlivý výkon [VA];
U – elektrické napätie [V];
I – intenzita elektrického prúdu [A]
Kompenzácia jalového výkonu
Dodávky elektrickej energie z elektrárne ku koncovému užívateľovi sú často spojené s potrebou posielať ju na veľmi dlhé vzdialenosti. Ako už bolo uvedené vyššie, takýto proces je spojený s tvorbou kapacitného jalového výkonu. Je preto veľmi dôležité obmedziť množstvo spotrebovaného jalového výkonu. Môže totiž prispievať k značnému zvýšeniu strát pri prenose elektrickej energie, ktoré si vynucujú použitie káblov s väčšími prierezmi. Ďalším argumentom je skutočnosť, že jalový výkon spôsobuje pokles napätia v transformátore a prenosovom vedení. Aby sa predišlo všetkým týmto negatívnym vplyvom, spotrebitelia elektrickej energie, najmä tí energeticky nároční, kompenzujú jalový výkon výmenou za nižšie účty. Spotrebu indukčného jalového výkonu pomáha znížiť napríklad zapojenie banky kondenzátorov, zatiaľ čo množstvo spotrebovaného kapacitného jalového výkonu umožňuje znížiť banka indukčných tlmiviek.
Zníženie spotreby jalového výkonu je výhodné ako z pohľadu majiteľa zariadenia, keďže dostane zľavu na elektrickú energiu, tak aj z pohľadu distribútora elektrickej energie, pre ktorého je zníženie prenosových strát spojené s úsporami na mimoriadne nákladnej výmene prenosových káblov a prispôsobenie transformátorových sietí.
Ide len o základné informácie týkajúce sa elektrického výkonu, berúc do úvahy matematické vzťahy a definície jednotlivých zložiek celkového výkonu. Dôležitou otázkou je potreba zníženia jalového výkonu spotrebiteľov energie. Pre dôkladnejšie pochopenie významu tu opísaných procesov je nevyhnutná hlbšia analýza fyzikálnych javov prebiehajúcich počas po sebe nasledujúcich etáp výroby elektrickej energie, jej prenosu a využitia v elektrických zariadeniach.
Transfer Multisort Elektronik (TME) je jedným z najväčších globálnych distribútorov elektronických komponentov, elektrotechnických častí, dielenského vybavenia a priemyselnej automatizácie. Katalóg obsahuje viac ako 1 300 000 produktov od 1 300 popredných výrobcov. Moderné logistické centrá TME v Lodži a Rzgówe (Poľsko) s celkovou rozlohou viac ako 40 000 m² denne odosielajú takmer 6 000 balíkov zákazníkom vo viac ako 150 krajinách.
TME tiež investuje do rozvoja vedomostí a zručností mladých inžinierov a nadšencov elektroniky prostredníctvom projektu TME Education a podporuje technologickú komunitu organizovaním série podujatí TechMasterEvent, ktoré podporujú inovácie a výmenu skúseností.
