Inný a jalový elektrický výkon – definice pojmů, popis, srovnání

Aktivní a reaktivní elektřina jsou dvě hlavní složky elektřiny používané v různých oblastech našeho života. Pochopení rozdílu mezi nimi je klíčem k optimalizaci energetických systémů a zvýšení jejich energetické účinnosti. V tomto článku se podíváme na to, co jsou aktivní a reaktivní odrůdy, jak se vzájemně ovlivňují a jak je měřit.

Činná elektřina – definice pojmu

Aktivní odrůda je forma energie, která se přenáší a používá k výkonu práce v elektrických systémech. Měří se ve wattech (W) a představuje množství energie spotřebované nebo vyrobené elektrickou zátěží za jednotku času. Představuje hlavní složku celkové energie v elektrickém systému používané k provádění užitečné práce. Například k pohonu elektromotorů nebo osvětlení.

Co je to reaktivní elektřina?

Jalová elektřina (dále jen RE) je druh elektřiny, který se vyznačuje změnou napětí a proudu v elektrické soustavě bez přímého vykonávání práce. Vyskytuje se, když jsou v elektrických obvodech použity indukční a kapacitní prvky a nelze je přímo měřit pomocí běžných elektroměrů.

RE nevede k výkonu fyzické práce, ale může být nezbytný pro správnou funkci některých elektrických zařízení. Například elektromotory a transformátory. Navíc může způsobit energetické ztráty v elektrických sítích.

Měření a účtování RE se provádí pomocí speciálních měřičů jalové energie, které měří rozdíl mezi činnou a celkovou elektřinou. Tento rozdíl určuje míru využití jalové energie v systému. Odchylka od optimální úrovně povede ke zvýšeným energetickým ztrátám a špatné kvalitě napájení. Proto jsou účetnictví a kontrola důležitými aspekty energetické účinnosti a úspor energie.

RE lze vypočítat pomocí následujícího vzorce: Q = P * tan(θ), kde:

• Q – jalová elektřina (kVar).
• P – činná elektřina (kW).
• θ – fázový úhel mezi napětím a proudem.

Fázový úhel lze určit měřením napětí a proudu pomocí speciálního zařízení. Může se lišit od 0 do 90 stupňů v závislosti na charakteristikách zatížení.

Někdy se také používá vzorec pro výpočet jalového výkonu: Q = √(S² – P²), kde:

• Q – jalová elektřina (kVar).
• S – celkový elektrický výkon (kVA).
• P – činný elektrický výkon (kW).

Při použití těchto vzorců je třeba vzít v úvahu skutečnost, že RE neprodukuje fyzickou práci, ale způsobuje ztráty v elektrických sítích a vede k přetížení zařízení. Výpočet RE umožňuje zjistit míru zatížení a účinnosti systému a přijmout opatření k jeho zlepšení.dbe

Hodnota koeficientu při zohlednění ztrát

Koeficient při zohlednění ztrát RE (také nazývaný účiník nebo cos(φ)) je poměr skutečného (efektivního) činného výkonu k celkové (užitečné a jalové) elektřině v elektrickém obvodu. Účiník ukazuje efektivitu využití elektřiny.

Když je účiník 1, znamená to, že veškerá elektrická energie se spotřebuje na užitečnou práci. Pokud je menší než 1 (obvykle kvůli přítomnosti RE), pak to znamená, že část dodávaného výkonu je vynaložena na buzení a udržování magnetického pole v elektrických zařízeních, což není užitečná práce.

Účtování ztrát z obnovitelných zdrojů energie je důležité pro systémy elektrické energie, jako jsou elektrické sítě, protože ztráty mohou vést k nesprávné funkci elektrického zařízení, přetížení a neefektivnímu využití elektřiny.

Optimální hodnota účiníku pro většinu průmyslových a komerčních budov je 0,95 nebo vyšší. Pokud je pod touto značkou, je nutné nainstalovat další kompenzační zařízení, jako jsou kondenzátorové baterie. To je nezbytné pro zlepšení účinnosti využívání energie a snížení ztrát.

Výpočet elektrické energie spotřebované domácím nebo průmyslovým elektrickým spotřebičem se obvykle provádí s přihlédnutím k celkovému výkonu elektrického proudu procházejícího měřeným elektrickým obvodem.

V tomto případě jsou identifikovány dva ukazatele, které odrážejí náklady na plný výkon při obsluze spotřebitele. Tyto indikátory se nazývají aktivní a jalová energie. Celkový výkon je součtem těchto dvou ukazatelů.

Plný výkon.
Spotřebitelé podle zavedené praxe neplatí za užitečný výkon, který je přímo spotřebován v domácnosti, ale za plný výkon, který dodává dodavatel. Tyto indikátory se liší jednotkami měření – celkový výkon se měří ve voltampérech (VA) a užitečný výkon se měří v kilowattech. Aktivní a jalová elektřina je využívána všemi elektrickými spotřebiči napájenými ze sítě.

Aktivní elektřina.
Aktivní složka celkového výkonu vykonává užitečnou práci a přeměňuje se na takové druhy energie, které spotřebitel potřebuje. U některých domácích a průmyslových elektrických spotřebičů se činný a zdánlivý výkon ve výpočtech shodují. Mezi taková zařízení patří elektrické sporáky, žárovky, elektrické trouby, ohřívače, žehličky a žehlící lisy atd. Pokud pas uvádí aktivní výkon 1 kW, pak celkový výkon takového zařízení bude 1 kVA.

Koncept reaktivní elektřiny.
Tento typ elektřiny je vlastní obvodům, které obsahují reaktivní prvky. Jalová elektřina je ta část celkového příchozího výkonu, která není vynaložena na užitečnou práci. Ve stejnosměrných obvodech neexistuje žádný koncept jalového výkonu. Ve střídavých obvodech se reaktivní složka vyskytuje pouze tehdy, když je přítomna indukční nebo kapacitní zátěž. V tomto případě dochází k nesouladu mezi fází proudu a fází napětí. Tento fázový posun mezi napětím a proudem je označen symbolem „φ“. Při indukční zátěži v obvodu je pozorováno fázové zpoždění a při kapacitní zátěži je předsunuto. Ke spotřebiteli se tedy dostane jen část celkového výkonu a k hlavním ztrátám dochází zbytečným zahříváním přístrojů a nástrojů během provozu. Ke ztrátám výkonu dochází v důsledku přítomnosti indukčních cívek a kondenzátorů v elektrických zařízeních. Kvůli nim se v okruhu nějakou dobu hromadí elektřina. Poté je uložená energie přiváděna zpět do okruhu. Mezi zařízení, jejichž spotřeba energie zahrnuje reaktivní složku elektřiny, patří přenosné elektrické nářadí, elektromotory a různé domácí spotřebiče. Tato hodnota je vypočtena s přihlédnutím ke speciálnímu účiníku, který je označen jako cos φ.

Výpočet jalové elektřiny.
Účiník se pohybuje od 0,5 do 0,9; Přesnou hodnotu tohoto parametru naleznete v datovém listu elektrického zařízení. Zdánlivý výkon musí být určen jako činný výkon dělený faktorem. Pokud například pas elektrické vrtačky uvádí výkon 600 W a hodnotu 0,6, pak se celkový výkon spotřebovaný zařízením bude rovnat 600/06, tedy 1000 VA. Při absenci pasů pro výpočet celkového výkonu zařízení lze koeficient považovat za rovný 0,7. Vzhledem k tomu, že jedním z hlavních úkolů stávajících napájecích systémů je dodávat užitečný výkon koncovému uživateli, jsou ztráty jalového výkonu považovány za negativní faktor a zvýšení tohoto ukazatele zpochybňuje účinnost elektrického obvodu jako celku.

Hodnota koeficientu při zohlednění ztrát.
Čím vyšší je hodnota účiníku, tím nižší budou ztráty činné elektřiny – to znamená, že spotřebovaná elektrická energie bude konečného spotřebitele stát o něco méně. Pro zvýšení hodnoty tohoto koeficientu se v elektrotechnice používají různé techniky pro kompenzaci necílových ztrát elektřiny. Kompenzační zařízení jsou hlavní generátory proudu, které vyhlazují fázový úhel mezi proudem a napětím. Ke stejnému účelu se někdy používají kondenzátorové banky. Jsou připojeny paralelně k pracovnímu obvodu a používají se jako synchronní kompenzátory.

Kalkulace nákladů na elektřinu pro soukromé klienty.
Pro individuální použití není činná a jalová elektřina v účtech oddělena – na stupnici spotřeby je podíl jalové energie malý. Soukromí zákazníci s příkonem do 63 A tedy platí jeden účet, ve kterém je veškerá spotřebovaná elektřina považována za aktivní. Dodatečné ztráty v okruhu pro jalovou elektřinu se samostatně nepřidělují a neplatí se za ně. Účtování jalové elektřiny pro podniky Další věcí jsou podniky a organizace. Ve výrobních provozech a průmyslových dílnách je instalováno obrovské množství elektrozařízení a celková dodávaná elektřina obsahuje významnou část jalové energie, která je nezbytná pro provoz napájecích zdrojů a elektromotorů. Aktivní a jalová elektřina dodávaná podnikům a organizacím vyžaduje jasné oddělení a jiný způsob platby za ni. V tomto případě je základem pro úpravu vztahů mezi dodavatelem elektřiny a konečnými spotřebiteli standardní smlouva. Podle pravidel stanovených v tomto dokumentu potřebují organizace, které spotřebovávají elektřinu nad 63 A, speciální zařízení, které poskytuje odečty reaktivní energie pro účtování a platby. Síťová společnost instaluje jalový elektroměr a účtuje podle jeho odečtů.

Faktor reaktivní energie.
Jak již bylo zmíněno dříve, činná a jalová elektřina je v platebních fakturách zvýrazněna na samostatných řádcích. Pokud poměr objemů jalové a spotřebované elektřiny nepřekročí stanovenou normu, pak se neúčtuje žádný poplatek za jalovou energii. Poměrový koeficient lze zapsat různými způsoby, jeho průměrná hodnota je 0,15. Pokud je tato prahová hodnota překročena, doporučuje se spotřebitelskému podniku nainstalovat kompenzační zařízení.

Jalová energie v bytových domech.
Typickým odběratelem elektřiny je bytový dům s hlavním jištěním s odběrem elektřiny nad 63 A. Pokud se v takovém domě nachází výhradně obytné prostory, neplatí se za jalovou elektřinu. Obyvatelé bytového domu tak v poplatcích vidí platbu pouze za celkovou elektřinu dodanou do domu dodavatelem. Stejné pravidlo platí pro bytová družstva.

Speciální případy měření jalového výkonu.
Existují případy, kdy vícepodlažní budova obsahuje jak obchodní organizace, tak byty. Dodávku elektřiny do těchto domů upravují samostatné zákony. Dělením může být například velikost užitné plochy. Pokud v bytovém domě komerční organizace zabírají méně než polovinu užitné plochy, pak se platby za jalové energie neúčtují. Pokud je prahové procento překročeno, vzniká povinnost platit za jalovou elektřinu. V některých případech nejsou obytné budovy osvobozeny od placení za jalovou energii. Pokud má například budova přípojná místa pro výtahy pro byty, poplatky za použití jalové elektřiny se účtují samostatně, pouze za toto zařízení. Majitelé bytů stále platí pouze za činnou elektřinu.