Napětí, proud a výkony
Tvary harmonických průběhů napětí, proudu a výkonu ve střídavé síti
Ve střídavé elektrické síti jsou proud a napětí reprezentovány harmonickými funkcemi sinus. Podle druhu zátěže, tedy zda je zátěž induktivního, odporového nebo kapacitního charakteru pak dochází k fázovému posunu proudu. Tedy vektor proudu může vektor napětí předbíhat, nebo se za ním opožďovat. U odporové zátěže k žádnému fázovému posunu proudu nedochází, napětí a proud jsou tedy ve fázi. V případě, že bude mít zátěž (připojený spotřebič) induktivní charakter, bude se proud za napětím opožďovat. Pokud připojíme zátěž kapacitního charakteru, bude vektor proudu naopak předbíhat vektor napětí. V praxi se nejčastěji setkáváme s odporově-induktivním charakterem.
Jelikož okamžitý výkon odpovídá součinu napětí a proudu, může nastat několik různých případů. Pokud budou napětí a proud ve fázi, bude vedení přenášet pouze činný výkon. Když je vektor proudu od napětí posunut, prochází vedením mimo výkonu činného, také výkon jalový.
V diagramu níže můžeme sledovat průběhy napětí, proudu a okamžitého výkonu. Zobrazovaná soustava je tzv. levotočivá (tedy vektory rotují proti směru hodinových ručiček)
Amplitudy napětí a proudu můžeme nastavit pomocí bodů U a I. Fázový posun pak lze nastavit posuvníkem φ.
Zelená sinusovka zobrazuje průběh okamžitého výkonu (se 100x zmenšenou amplitudou). Pokud je hodnota okamžitého výkonu kladná, jedná se o výkon činný. Pokud je záporná, mluvíme o tzv. jalovém výkonu.
Úkoly k vyzkoušení
1) Nastavte vektor proudu tak, aby přenášený výkon byl čistě činného charakteru a pak i čistě jalového.
2) Nastavte vektor proudu tak, aby byla nasimulována čistě induktivní a čistě kapacitní zátěž. (v jakém poměru je pak činný a jalový výkon?)
3) Jakou má frekvenci okamžitý výkon oproti proudu a napětí?