Iník je nejdůležitějším parametrem LED světelných zdrojů a svítidel | Publikace.

Při výběru osvětlovacího zařízení se zákazníci řídí především spotřebou energie, světelným tokem a teplotou chromatičnosti. Může je také zajímat pulzační faktor, provozní podmínky, životnost a rozsah provozního napětí. Existuje však ještě jeden parametr, zvaný účiník, který obvykle zajímá pouze kvalifikované odborníky.

V dnešní době je užitečné mít představu o účiníku lamp a svítidel, i když si osvětlení pro svůj domov teprve vybíráte. Nemluvě o profesionálních elektrikářích. Existují pro to nejméně dva důvody.

Zaprvé, LED lampy a svítidla se z elitního produktu pro technicky pokročilé uživatele staly masově prodávaným zbožím. Abyste dosáhli nízké ceny, musíte šetřit na všem, včetně komponentů, které určují účiník.

Za druhé, až donedávna se spotřebitelé při výběru lamp a svítidel často zaměřovali na známé mezinárodní značky. V současné situaci, kdy mnoho evropských, amerických a japonských společností opustilo ruský trh, musíme se seznámit s rozmanitostí zbývajících značek (mezi nimiž mimochodem existují i velmi kvalitní), včetně hlubokého zkoumání technických vlastností jejich produktů.

Výše uvedené důvody vedly autora k potřebě napsat článek, který by podrobně vysvětlil, co je účiník, kde ho lze u osvětlovacích zařízení najít (nebo jak ho měřit) a jaké hodnoty lze považovat za přijatelné.

Rozdíl mezi účiníkem a cos φ

Elektrická energie dodávaná spotřebiteli se dělí na činnou a jalovou složku. Činný výkon (označený jako P, vyjádřený ve wattech) ukazuje, kolik elektrické energie se v zátěži nevratně přemění na jiné druhy energie (například tepelnou energii nebo elektromagnetické záření, jehož zvláštním případem je světlo).

Ale ne veškerá elektrická energie se v zátěži přeměňuje, část se vrací zpět do generátoru. Jalový výkon (označovaný jako Q, měřený ve varech) je parametr, který ukazuje množství energie za jednotku času vrácené ze zátěže do generátoru.

Při výpočtu vedení pro přenos energie se bere v úvahu plný výkon (označený písmenem S, vyjádřený ve voltampérech). Hodnotu tohoto parametru lze vypočítat pomocí vzorce:

Reaktivní složka je tedy zbytečná, protože nevytváří žádnou práci v zátěži. Tato složka se zpravidla rozptyluje ve vodičích, kterými se přenáší elektřina. Nicméně přítomnost jalového výkonu nás nutí zahrnout do návrhu vedení pro přenos energie technologickou rezervu, což snižuje jejich ekonomickou efektivitu. Proto by jalový výkon měl být co nejmenší.

V podmínkách, kdy je graf napětí v síti čistě sinusoidní a vztah mezi proudem a napětím v zátěži je lineární, vzniká jalový výkon v důsledku fázového posunu mezi napětím a proudem, který je označen písmenem φ. V tomto případě platí následující vztah:

Fázový posun mezi proudem a napětím souvisí s přítomností indukční nebo kapacitní složky v zátěži. Pro žárovku je cos φ = 1, protože neobsahuje kondenzátory ani tlumivky. Osvětlovací zařízení, která používají zářivky, DNaT a další výbojky spolu s elektromagnetickými předřadníky (PRA), mají cos φ < 1. To je dáno tím, že lampa je v ustáleném režimu zapojena sériově s tlumivkou. Čím blíže je cos φ elektrického zařízení jedné, tím lépe.

Vzhledem k tomu, že relativně nedávno se pro svítidla používaly pouze elektromagnetické předřadníky nebo žárovky, někteří elektrikáři „staré školy“ stále dávají přednost použití parametru cos pro jakékoli zařízení, i když to není vždy správné.

Moderní zářivky, stejně jako většina kompaktních zářivek, jsou vybaveny elektronickými předřadníky, což jsou nelineární zařízení. Všechny LED lampy a svítidla jsou také nelineární. Pro taková zařízení není cos φ ukazatelem, který by plně charakterizoval kvalitu zátěže. Proto byl zaveden parametr „účiník“. Podle GOST IEC 62301-2016 je účiník definován jako „poměr naměřeného činného výkonu k naměřenému zdánlivému výkonu“. Tento poměr lze vyjádřit následujícím vzorcem:

kde S_н — zdánlivý výkon pro nelineární zátěž.

Parametr λ je bezrozměrná veličina, jeho hodnota nemůže překročit jednu. Často se vyjadřuje v procentech. V zahraniční literatuře se účiník někdy označuje jako χ nebo PF.

Podobnost vzorců (2) a (3) neznamená, že λ a cos φ jsou stejné. Vzorec (2) má omezení – pouze sinusové tvary proudu a napětí. Je třeba poznamenat, že u nelineární zátěže lze hodnotu cos φ měřit, pokud se omezíme na první harmonickou, dalším problémem je, že výsledek takového měření nemá žádnou praktickou hodnotu.

Vliv nelinearity zátěže na provoz elektrických sítí nebyl dosud dostatečně prozkoumán, takže neexistuje jednoduchý a jednoznačný vzorec pro výpočet S._н, podobně jako (1), neexistuje.

Nejrozšířenější teorií je Budenauova teorie, která zavádí speciální typ výkonu, tzv. zkreslovací výkon, označovaný písmenem D a vyjadřovaný ve voltampérech. Zkreslovací výkon vzniká v důsledku nelinearity zátěže, zatímco jeho fyzikální vlastnosti jsou podobné jalovému výkonu, tj. elektrická energie se vrací zpět do generátoru. Podle této teorie:

Výpočet hodnoty D se provádí rozkladem nesinusového proudu na jednotlivé harmonické; podrobný popis této metody přesahuje rámec tohoto článku.
Od S_н ≥ S, je vždy splněn následující vztah:

Nízká hodnota λ může být spojena nejen s přítomností kapacitní nebo indukční složky v zátěži, ale také s její výraznou nelinearitou, což následně vede k významné úrovni vyšších harmonických. Vysoká úroveň harmonických představuje vážný problém jak pro ostatní spotřebitele elektřiny připojené ke stejné síti, tak pro stabilitu sítě jako celku. Například vysoká úroveň harmonických s násobkem řádu tři vede k silnému ohřevu neutrálního vodiče v elektrickém kabelu, což následně snižuje životnost kabelu ve srovnání s vypočítanou hodnotou. To znamená, že účiník, na rozdíl od cos φ, plněji zohledňuje vliv parametrů zátěže na elektrickou síť.

Normy pro hodnotu λ aplikované na osvětlovací techniku

V době psaní tohoto článku byla hodnota účiníku regulována nařízením vlády Ruské federace ze dne 24. prosince 2020 č. 2255 „O schválení požadavků na osvětlovací zařízení a elektrické lampy používané v obvodech střídavého proudu pro osvětlovací účely“. Tyto normy jsou uvedeny v tabulkách 1 a 2.

Lze poznamenat, že požadavky na LED lampy se stejným výkonem jsou přísnější než na LED žárovky, protože do lampy lze nainstalovat ovladač složitější konstrukce.

Získání informací o účiníku

Certifikace shody s požadavky usnesení vlády RF č. 2225 je podle autora článku stále dobrovolná. Informace o účiníku požadovaném usnesením se proto ne vždy nacházejí v dokumentaci připojené k produktu.

Pokud na obalu nebo v popisu dodaném s osvětlovacím výrobkem nejsou uvedeny žádné informace o účiníku, je vysoká pravděpodobnost, že tyto informace lze nalézt na webových stránkách výrobce.

U dokumentace k LED produktům, která uvádí cos φ, nikoli účiník, byste měli být opatrní. Možná autoři textu nebyli dostatečně kvalifikovaní specialisté, kteří měli na mysli λ. Nebo byla měření prováděna pouze na první harmonické, pak je možné, že výrobce chtěl ukazatel nadhodnotit pro spotřebitele, kteří nerozlišují cos φ od λ.

Pro posouzení kvality lamp v domácnosti elektrikáře je užitečné mít wattmetr s funkcí měření λ (na jeho displeji je tento parametr označen jako účiník). Poměrně kvalitní zařízení s takovou funkcí lze zakoupit za méně než 1500 XNUMX rublů.

Proč je to pro spotřebitele nezbytné?

Výhoda omezení minimální hodnoty λ pro energetiky je zřejmá. Proč by ale měli spotřebitelé sledovat hodnotu tohoto parametru? Koneckonců nejsou trestáni za příliš nízký účiník osvětlovacích zařízení…

Pokud se bavíme například o velkém hypermarketu, pak by se všechny problémy spojené s reaktivní složkou a vysokými harmonickými úrovněmi měly vynásobit několika tisíci lamp. Navíc nezapomínejme, že za reaktivní složku platí i velcí spotřebitelé.

Domácnosti a malé podniky neplatí za jalovou složku. Důležitá je pro ně však spolehlivost lamp a svítidel, která je určena především konstrukcí předřadníku. LED lampy a svítidla, které používají plnohodnotné předřadníky navržené podle všech pravidel, mají λ ≥ 0,7 (i když je pro zvolený výkon povolena nižší hodnota dle. Tabulka 1 a 2). Takový ovladač vydrží značné přepětí v síti. Zpravidla vydrží celou deklarovanou dobu. Nižší hodnoty účiníku znamenají, že ovladač má zjednodušenou konstrukci. To nutně neznamená, že takový ovladač je nespolehlivý, ale pak se budete muset spolehnout na autoritu této značky, a nikoli na dostupná objektivní data. A pokud si vyberete LED lampy na základě principů vědomé spotřeby (taková motivace existuje), pak by se pro vás měl účiník stát nejdůležitějším parametrem, který ukazuje, jaká část elektřiny se skutečně spotřebuje a ne zbytečně vynakládá na ohřev vodičů.

Zdroj: Alexej Vasiljev, časopis Elektrotechnický trh, č. 1, 2023

Přihlaste se k odběru Elec.ru. Jsme v Telegramu, VKontakte a Odnoklassniki