VA vs W: zdánlivý a činný výkon a jak číst parametry UPS

Z Japonska k vám putuje rozvaděč. V dokumentaci stojí „3φ AC200V, 10kVA“, UPS uvnitř je označena „1kVA / 0.6kW“ a vaše hala je napájena ze sítě 230/400 V, 50 Hz. Než dimenzujete přívod, jistič nebo náhradní UPS, musíte vědět, co která z těchto hodnot znamená a jaké předpoklady za ní stojí.

Stručná odpověď: VA (voltampér) je jednotka zdánlivého výkonu, tedy součinu napětí a proudu. W (watt) je jednotka činného výkonu, tedy výkonu, který zátěž skutečně spotřebuje. Obě veličiny spojuje účiník. Zátěž 1 000 VA s účiníkem 0,8 odebírá 800 W, ale zátěž 800 W nemusí vystačit s napájením 800 VA, proto ověřte obě hodnoty.

Článek vysvětluje japonské pojmy z dokumentace, jednofázové a třífázové výpočty (včetně přepočtu téhož výkonu na proud při 200, 400 a 480 V), dva výstupní limity každé UPS, štítky motorů a kompenzaci účiníku. Na konci najdete kontrolní seznam, otázky pro japonského dodavatele a vzor poptávkového e-mailu.

Obsah

1. Japonské pojmy pro výkon, které potkáte v dokumentaci
2. Co je VA (zdánlivý výkon)?
3. Co je W (činný výkon)?
4. Třífázově: kVA na kW a ampéry
5. Jak číst parametry UPS: dva výstupní limity
6. Kabely a jističe: přepočtěte na ampéry
7. Energie: vynásobte W provozními hodinami
8. Kompenzace účiníku: stejné kW, menší proud
9. Rychlý přehled: kterou hodnotu sledovat
10. Kontrolní seznam před dimenzováním UPS, jističe nebo napájení
11. Otázky pro japonského dodavatele
12. Omezení tohoto článku
13. Časté otázky
14. Zdroje

Japonské pojmy pro výkon, které potkáte v dokumentaci

Japonské katalogové listy a jednopólová schémata používají malou sadu pojmů pro výkon. Odpovídají českým termínům jedna k jedné, ale než začnete číst čísla, musíte vědět, který je který.

Japonsky	Čtení	Česky	Jednotka
皮相電力	hiso denryoku	Zdánlivý výkon (S)	VA, kVA
有効電力	yuko denryoku	Činný výkon (P)	W, kW
無効電力	muko denryoku	Jalový výkon (Q)	var, kvar
力率	rikiritsu	Účiník (PF, λ; cos φ)	Poměr (0–1)
効率	koritsu	Účinnost	% nebo poměr
電力量	denryokuryo	Elektrická práce (energie)	kWh
線間電圧	senkan den'atsu	Sdružené napětí	V
線電流	sen denryu	Proud ve fázovém vodiči (proud vedením)	A
単相 / 三相	tanso / sanso	Jednofázový / třífázový (často zapsáno 1φ / 3φ)	—
定格出力	teikaku shutsuryoku	Jmenovitý výkon (u motoru výkon na hřídeli)	kW
進相コンデンサ	shinso kondensa	Kompenzační kondenzátor (kompenzace účiníku)	kvar

Co je VA (zdánlivý výkon)?

VA je zkratka voltampéru, jednotky zdánlivého výkonu S. V jednofázovém střídavém obvodu je S součin efektivního napětí a efektivního proudu: 100 V při 10 A dává 1 000 VA.

Efektivní hodnota (RMS) odpovídá stejnosměrné hodnotě, která by ohřála odpor stejně. Střídavá veličina se v každé periodě mění ve velikosti i směru, ale při posuzování proudu, který musí unést kabel nebo zařízení, rozhoduje právě efektivní hodnota. U sinusového průběhu je vrcholová hodnota napětí vyšší než efektivní.

Hodnoty 100 V nebo 200 V, které dosazujete do vzorců, jsou efektivní. Když vynásobíte vrcholové hodnoty, dostanete jiný, chybný zdánlivý výkon.

VA říká, jak velký proud teče

Při daném napětí znamená větší zdánlivý výkon větší proud. Zdroje, transformátory i kabely musí tento proud unést, takže samotný činný výkon o jejich zatížení nic neřekne.

Při 100 V jednofázově odebírá zátěž 1 000 VA proud 10 A a zátěž 1 500 VA proud 15 A. Dvě zátěže se stejným činným výkonem, ale různým účiníkem odebírají různé proudy, a vyžadují tedy různou kapacitu zdroje i vedení.

Proto se transformátory udávají v kVA. Kolik činného výkonu transformátor dodá, závisí také na účiníku zátěže, takže „10 kVA“ nečtěte jako „10 kW“, dokud účiník neznáte.

Pozor také na předpony: 1 kVA = 1 000 VA a 1 kW = 1 000 W. Záměna kVA a VA je jedna chyba, záměna zdánlivého a činného výkonu je druhá.

Znáte-li napětí a proud jednofázového obvodu, zdánlivý výkon vypočítáte. Činný výkon takto vypočítat nelze.

K tomu potřebujete účiník nebo údaj z wattmetru. Součin údaje ampérmetru a napětí nemusí být činný výkon, který zátěž skutečně spotřebuje.

Obrázek 1: Od voltů a ampérů k VA a přes účiník k W

Příklad: jednofázový obvod, 100 V, 10 A, zátěž s předpokládaným skutečným účiníkem 0,8. Napětí se měří na zátěži, proud je proud ve vedení.

Šipka proudu ukazuje referenční směr efektivní hodnoty; střídavý proud netepe jedním směrem. Při skutečném měření používejte přístroje a zapojení určené pro daný obvod.

Jmenovité VA a naměřené VA

Jmenovitý příkon v dokumentaci udává rozsah, pro který je zařízení navrženo. Při malém zatížení jsou skutečný proud i výkon nižší, takže jmenovitá hodnota není to, co zařízení odebírá stále.

Platí to i obráceně: jedno naměřené nízké číslo proudu nestačí k dimenzování zdroje. Zjistěte maximální provozní stav, rozběh, zátěže pracující současně i budoucí rozšíření a každé porovnejte se specifikací.

Uvádí-li štítek několik napětí nebo kmitočtů, berte napětí a proud ze stejného řádku. Vynásobíte-li napětí z jedné napájecí podmínky s proudem z jiné, vyjde zdánlivý výkon, který neodpovídá žádnému skutečnému údaji. Ověřte také, co číslo pokrývá.

Příkon celého stroje a parametry součásti uvnitř jsou různé věci. Podle jednopólového schématu a názvů položek ve specifikaci zjistěte, zda údaj VA platí jen pro napájení řídicích obvodů, nebo pro celý příkon včetně motorů a pomocných zařízení.

Co je W (činný výkon)?

Watt je jednotka výkonu a ve střídavých obvodech se používá pro činný výkon P, tedy výkon, který skutečně přechází ze zdroje do zátěže a mění se na teplo, světlo nebo mechanický výkon. Jeden watt je jeden joule za sekundu. Výkon je rychlost spotřeby energie, energie je její součet za čas.

Činný výkon zahrnuje kromě užitečného výstupu i ztráty uvnitř zařízení. Z 800 W přiváděných do motoru se ne všechno objeví na hřídeli a rozdělení ukazuje účinnost.

Vynásobte okamžité napětí a proud a zprůměrujte

Základní definice činného výkonu střídavého obvodu je průměr součinu okamžitého napětí a okamžitého proudu. Okamžitý výkon p se v periodě mění a jeho průměr je P. Jsou-li napětí i proud sinusové s fázovým posunem φ, vyjde průměr U I cos φ, kde U a I jsou efektivní hodnoty a cos φ je účiník.

U ideální odporové zátěže se napětí a proud mění současně, takže φ = 0 a cos φ = 1. Pak platí P = UI i pro střídavý proud, a poučka „P = UI platí jen pro stejnosměrný proud“ je tedy chybná.

P = UI platí také pro ustálený stejnosměrný proud, ale u střídavého musíte posoudit průběh a účiník. Vrátíte-li se k principu, tedy k průměru okamžitých součinů, snadněji poznáte, kdy který vzorec platí.

Jalový výkon není totéž co ztráta

Cívky a kondenzátory ukládají energii do magnetického nebo elektrického pole a vracejí ji zdroji. U ideálních součástek se to opakuje v každé periodě a čistá energie spotřebovaná za celou periodu je nulová.

U sinusových průběhů tuto výměnu popisuje jalový výkon Q v jednotkách var. Induktivní (zpožďující) a kapacitní (předbíhající) zátěže se rozlišují směrem nebo znaménkem.

Jalový výkon není promarněný činný výkon. Souvisí s užitečnými funkcemi, například s vytvářením magnetického pole v motoru. Proud, který ho přenáší, však způsobuje skutečné odporové ztráty ve vedení, a tak zatěžuje instalaci.

Při činném výkonu 800 W a jalovém výkonu 600 var je zdánlivý výkon 1 000 VA, nikoli 1 400. Tři hodnoty tvoří pravoúhlý trojúhelník: P a Q jsou odvěsny a S přepona. Častá analogie představuje VA jako nádobu, ve které leží W a var vedle sebe, ale takové sčítání vede ke špatným výsledkům.

Obrázek 2: 800 W a 600 var v pravém úhlu dávají 1 000 VA

Trojúhelník výkonů pro induktivní zátěž se sinusovými průběhy, strany v poměru 800 : 600 : 1 000.

Vodorovná a svislá strana jsou různé složky výkonu. Trojúhelník ilustruje vztah S² = P² + Q²; neznamená, že W a var se sčítají na VA.

Účiník a účinnost

Účiník je činný výkon dělený zdánlivým, P/S, často označovaný λ. U zátěže, která výkon odebírá, leží mezi 0 a 1 a říká, jak velký proud je třeba k dodání daného činného výkonu.

Účinnost je jiný poměr: podíl vstupního činného výkonu, který se změní na užitečný výstup. U motoru porovnává elektrický příkon s mechanickým výkonem; rozdíl se ztratí jako teplo, tření a podobně.

Účiník 0,8 neznamená, že 20 % příkonu se ztratí jako teplo. Účinnost 90 % také neznamená účiník 0,9.

Když se oba poměry objeví ve stejné tabulce, ověřte u každého čitatele i jmenovatele.

Chcete-li odhadnout potřebný výkon zdroje z výkonu motoru na hřídeli, jděte zpět ve dvou krocích: dělením účinností získáte činný příkon, dělením účiníkem zdánlivý příkon. Oddělení obou kroků zabrání záměně ztrát a jalového výkonu.

Zkreslené průběhy: použijte skutečný účiník

Zařízení s usměrňovačem na vstupu může odebírat proud, který není sinusový. Pak jeden fázový úhel nepopíše celý proud a cos φ základní harmonické nemusí být roven celkovému účiníku.

Skutečný účiník (true power factor) je P/S, kde S se počítá z efektivních hodnot. Posuvný účiník (displacement power factor) je kosinus úhlu mezi základní harmonickou napětí a proudu, takže odráží jen základní harmonickou.

I když jsou základní harmonické dobře ve fázi, silně zkreslený proud má vyšší efektivní hodnotu. Proud roste, aniž by stejně vzrostl činný výkon, takže oba účiníky nezaměňujte. Wattmetr počítá činný výkon ze současně vzorkovaných hodnot napětí a proudu.

Při čtení jeho specifikace ověřte, zda „účiník“ znamená celkovou hodnotu, nebo jen základní harmonickou, a jakou metodu výpočtu přístroj používá. U zkreslených třífázových obvodů mohou přístroje počítat i zdánlivý a jalový výkon různě. Než porovnáte údaje dvou přístrojů, sjednoťte zapojení a definice výpočtu a nepředpokládejte hned, že je jeden vadný.

Třífázově: kVA na kW a ampéry

U symetrické třífázové soustavy se sinusovými průběhy lze celkový výkon určit ze sdruženého napětí a proudu ve fázovém vodiči. Jednofázový součin UI získá faktor √3, nikoli 3. Tři vodiče ještě neznamenají 3UI.

Zde U je sdružené napětí mezi dvěma vodiči a I je proud jedním vodičem mezi zdrojem a zátěží. Pokud do vzorce zamíchíte fázové napětí na jedné fázi zátěže nebo fázový proud jedním vinutím, √3 se dostane na špatné místo. Při zapojení do hvězdy (Y) je fázové napětí 1/√3 sdruženého napětí; v české síti 400 V je to přibližně 230 V.

Při zapojení do trojúhelníku (Δ) je fázový proud 1/√3 proudu ve vedení.

Sečíst činné výkony jednotlivých fází lze v každém obvodu. Zjednodušit to na jediný vzorec se sdruženým napětím a proudem ve vedení lze ale jen při symetrii a sinusových průbězích. U nesymetrických nebo zkreslených obvodů měřte wattmetrem zapojeným pro daný obvod a ověřte, jak počítá hodnoty po fázích i celkově.

Příklad: 200 V, 30 A, účiník 0,85

Vezměme čerpadlový okruh na symetrické sinusové třífázové síti 200 V, který odebírá proud 30 A při účiníku 0,85. Hodnota 200 V je sdružené napětí, 30 A je proud ve vedení a výsledkem je výkon na straně zdroje, kde jste měřili.

Zaokrouhleně je to asi 10,4 kVA, 8,8 kW a 5,5 kvar. Příliš hrubé zaokrouhlování v mezikrocích může změnit konečný výsledek, proto zaokrouhlujte ve stejném kroku a na stejný počet míst jako dokument, s nímž výsledek porovnáváte.

Když vám √3UI dá třífázový součet, nenásobte ho znovu třemi. Zapíšete-li do výpočtového listu definice proměnných, snadno to zkontrolujete.

Obrázek 3: Do třífázového vzorce patří sdružené napětí a proud ve vedení

Symetrická zátěž zapojená do hvězdy. Voltmetr je mezi dvěma vodiči, proud je v jednom přívodním vodiči.

Zátěž je symetrická soustava stejných impedancí. Jde o koncepční schéma toho, co se měří, nikoli o postup zapojení.

Zpětný výpočet z kW na kVA a ampéry

Odebírá-li zátěž ze zdroje 8 kW při účiníku 0,8, potřebuje 8 ÷ 0,8 = 10 kVA. kW a kVA mají stejné číslo jen při účiníku 1, takže zdroj 8 kVA tuto zátěž nenapájí. Na třífázové síti 200 V odpovídá 10 kVA proud ve vedení asi 28,9 A. Stejných 8 kW odebírá při jiném napětí nebo účiníku jiný proud, proto hodnotu proudu nikdy nepřebírejte bez podmínek.

Pro generátor nebo UPS je těchto 10 kVA výchozí bod pro ustálený provoz. Konečný výběr musí zohlednit i limit v kW, pokles napětí při rozběhu, vlastnosti zátěže a provozní podmínky a vše ověřit podle aplikačních údajů výrobce.

Stejná zátěž, jiné napětí: 200 V, 400 V a 480 V

Japonská průmyslová zařízení se běžně staví pro třífázovou soustavu třídy 200 V nebo 400 V a Japonsko pracuje na 50 Hz na východě a 60 Hz na západě. V české distribuční síti je jmenovité napětí 230/400 V při 50 Hz (viz IEC 60038), zatímco 480 V potkáte hlavně u zařízení určených pro americký trh. Zdánlivý výkon zátěže se s napětím nemění, mění se ale proud ve vedení, a právě ten určuje kabely a jističe.

Sdružené napětí	Proud ve vedení na 10 kVA (symetrická třífázová soustava)
200 V	28,9 A
380 V (starší označení sítě)	15,2 A
400 V	14,4 A
480 V	12,0 A

Přepočítat proud je ta snadnější část. Zda stroj třídy 200 V lze provozovat přímo z vaší sítě, zda potřebuje snižovací transformátor, nebo zda si objednat provedení třídy 400 V, je otázka pro dodavatele. Motory určené pro 50 Hz i 60 Hz často udávají pro každý kmitočet jiný jmenovitý proud a otáčky, čtěte proto řádek, který odpovídá vašemu pracovišti.

Štítkový kW motoru není jeho příkon

Jmenovitý výkon motoru v kW je zpravidla jeho mechanický výkon na hřídeli. Činný příkon zahrnuje i ztráty, takže motor 7,5 kW neodebírá ze sítě vždy 7,5 kW. Předpokládejme výkon na hřídeli 7,5 kW a v tomto pracovním bodě účinnost 0,90 a účiník 0,80.

Činný příkon je pak asi 8,33 kW. Po vydělení účiníkem vyjde zdánlivý příkon asi 10,42 kVA, tedy proud ve vedení asi 30,1 A na třífázové síti 200 V.

Při účinnosti 0,90 se z příkonu 8,33 kW ztratí asi 0,83 kW. Rozdíl mezi 8,33 kW a 10,42 kVA nepovažujte za další tepelné ztráty. Ten vzniká z účiníku, nikoli ze ztrát.

Také při porovnávání typů motorů neplatí, že stejný výkon znamená stejný příkon. Účinnost, zatížení i způsob řízení mění to, co vidí zdroj.

Obrázek 4: Účinnost vás vrátí k příkonu, účiník ke zdánlivému příkonu v kVA

Předpokládaná účinnost 0,90 a účiník 0,80. Tlusté šipky ukazují tok činného výkonu, nikoli tok VA.

Motor je zjednodušený obrys a nezobrazuje vnitřní konstrukci. Šířky šipek nejsou v měřítku a ztráty jsou zobrazeny jako jeden celek. Výpočet používá nezaokrouhlenou hodnotu 7,5 ÷ 0,9.

U frekvenčního měniče určete, kde měříte

Pohání-li motor frekvenční měnič (VFD; v japonské dokumentaci se často nazývá „inverter“), je výkon na svorkách motoru jiný než výkon, který měnič odebírá ze sítě. Při dimenzování napájení zahrňte ztráty měniče a jeho vstupní účiník.

Účiník motoru nelze použít pro vstup měniče, protože průběhy i podmínky na straně sítě se liší. Použijte vstupní specifikaci měniče nebo vhodné měření.

Provoz ventilátorů a čerpadel při sníženě otáčkách mění činný výkon, který potřebují. To je jiný mechanismus než kompenzace účiníku. Výstup měniče není sinusové síťové napětí, takže měřicí přístroj musí být pro takový průběh určen.

Uveďte, zda údaj pochází ze vstupní, nebo výstupní strany, a porovnávejte hodnoty ze stejné doby a při stejné zátěži.

Jak číst parametry UPS: dva výstupní limity

UPS má dva výstupní limity, jeden ve VA a druhý ve W, a zátěž musí zůstat v obou. Některé japonské katalogové listy uvádějí obojí na jednom řádku, například „1kVA / 0.6kW“ nebo „1000VA / 600W“. Vezměme hypotetickou UPS 1 000 VA a 600 W:

• Zátěž A, 900 VA a 540 W: v obou limitech.
• Zátěž B, 700 VA a 630 W: v limitu VA, ale nad limitem W.
• Zátěž C, 1 100 VA a 550 W: v limitu W, ale nad limitem VA.

Zůstat pod jedním limitem nestačí, pokud zátěž překračuje druhý. Podíl 600 W ÷ 1 000 VA = 0,6 u této UPS také není účiník zařízení, které k ní připojíte. Jedno je poměr dvou výstupních limitů, druhé je P/S naměřené na zátěži.

Obrázek 5: Dva limity hypotetické UPS 1 000 VA / 600 W

VA roste doprava a W nahoru. Vybarvená oblast splňuje oba výstupní limity i podmínku P ≤ S.

Měřítko: 1 VA = 0,5 px vodorovně, 1 W = 0,4 px svisle. Graf zahrnuje P ≤ S pro zátěže, které výkon odebírají. Není to zatěžovací charakteristika žádného skutečného modelu.

Poměr obou limitů závisí na modelu. Podle APC (Schneider Electric) býval běžným standardem činný výkon asi 60 % hodnoty VA, ale novější UPS mají činný výkon blíž k hodnotě VA a některé současné modely jsou udávány s účiníkem 0,9 nebo 1,0.

Japonská specifikace, která uvádí jen kVA, vám proto limit v kW neřekne. Vyžádejte si obě hodnoty.

Když na jednu UPS připojujete více zařízení, postupujte podle výrobcova postupu výběru a sčítejte maximální VA a maximální W zvlášť. Zkontrolujte také souběžný provoz, zapínací proud a slučitelnost s tvarem výstupního napětí UPS. Malý součet štítkových hodnot k rozhodnutí nestačí.

Doba zálohování je jiná otázka než kapacita. Zkontrolujte i topologii UPS a dobu zálohování posuzujte podle tabulky nebo podmínek výrobce pro činný výkon své zátěže ve W.

Kabely a jističe: přepočtěte na ampéry

U kabelů a jističů neporovnávejte VA přímo se jmenovitým proudem. Přepočtěte na proud podle napětí obvodu a počtu fází: 1 000 VA při 100 V jednofázově je 10 A, ale u třífázového obvodu použijte vzorec s √3 uvedený výše.

Při stejném kW znamená nižší účiník větší proud, takže porovnávání zatížení kabelů jen podle kW může vést k poddimenzování. Sjednoťte napětí, účiník a účinnost a stanovte maximální návrhové zatížení.

Proud je jen jeden ze vstupů pro výběr kabelu a jističe a konečné rozhodnutí patří kvalifikovanému elektrotechnikovi nebo projektantovi. Způsob uložení, okolní teplota, seskupení kabelů, úbytek napětí a ochrana proti zkratu se posuzují podle platných předpisů. U zátěží s rozběhovým proudem, jako jsou motory, posuzujte provozní proud a podmínky rozběhu zvlášť.

Jistič dimenzovaný nad provozní proud sám o sobě neříká, zda při rozběhu nevypne a zda obvod ochrání při poruše. Potřebujete dostatečnou proudovou kapacitu i správnou ochranu: v této fázi ověřte také, před čím skutečně chrání jistič v lisovaném pouzdře (MCCB; na japonských výkresech často označený NFB) a případný proudový chránič (ELB).

Energie: vynásobte W provozními hodinami

Při konstantním činném výkonu je elektrická práce součinem činného výkonu a času v kWh. Samotná hodnota v kW celkovou spotřebu energie neřekne.

Provoz s průměrným výkonem 8,8 kW po dobu 6 hodin spotřebuje 52,8 kWh. Stejný stroj o 8,8 kW spotřebuje mnohem méně energie, pokud běží krátce, než když běží celý den.

Štítkový výkon v kW vynásobený provozními hodinami se může od skutečné energie lišit podle provozních podmínek. Chcete-li porovnat úspory energie, sjednoťte provozní hodiny, zatížení i objem výroby a ověřte činnou energii za sledované období. U elektrického ohřevu oddělte teplo, které potřebuje výrobek, od energie odebrané ze sítě, která zahrnuje ztráty.

Faktury za elektřinu často obsahují kromě energie i platby vázané na smluvní podmínky nebo maximální odběr, proto úspory v kWh a dopad tarifu odhadujte zvlášť.

Kompenzace účiníku: stejné kW, menší proud

U zátěže s týmž činným výkonem při stejném napětí zvýšení účiníku snižuje potřebný zdánlivý výkon. Klesá i proud, což uvolňuje kapacitu zdroje a snižuje odporové ztráty ve vedení před místem kompenzace.

Vezměme symetrickou třífázovou zátěž 10 kW při 200 V. Při účiníku 0,8 potřebuje 12,5 kVA a asi 36,1 A v každém vodiči. Při 0,95 potřebuje asi 10,53 kVA a asi 30,4 A.

Samotných 10 kW se nezměnilo. Klesá proud potřebný k jeho dodání a jalový výkon v kompenzovaném úseku.

Při stejném odporu vedení roste ztráta s druhou mocninou proudu, takže poměr ztrát je zde asi 0,71. To neznamená, že celková spotřeba závodu klesne o 29 %.

Kompenzační kondenzátory jsou běžným způsobem, jak vyrovnat induktivní jalový výkon induktivních zátěží. Velikost a umístění závisejí na instalaci. Ponecháte-li předimenzované kondenzátory připojené při poklesu zátěže, může účiník přejít do kapacitní oblasti, proto čtěte kromě čísla i směr (induktivní nebo kapacitní) a provozní stav.

V sítích s harmonickými se kondenzátory, tlumivky a síť navzájem ovlivňují. Přidání kapacity nemusí vždy pomoci; posuzujte harmonické, rezonanci a stávající zařízení společně.

Některé tarify uplatňují slevu nebo přirážku podle účiníku, podle cenového programu a způsobu jeho výpočtu, proto jednorázové měření nezaměňujte s průměrným účiníkem použitým pro fakturaci. Podmínky najdete ve smlouvě a u svého distributora či dodavatele elektřiny.

Rychlý přehled: kterou hodnotu sledovat

Jakou jednotku potřebujete, závisí na tom, co posuzujete: kapacitu, proud, nebo energii. Nejdřív rozhodněte, kterou část soustavy hodnotíte, a pak čtěte V, A, W, VA a účiník v tomto místě.

Obrázek 6: Hlavní hodnoty a podmínky, které je třeba ověřit spolu s nimi

Nejde o volbu mezi VA a W: každý řádek uvádí hlavní hodnotu a podmínky, které k ní patří.

Situace	Hlavní hodnota	Ověřte také
Kapacita transformátoru nebo generátoru	kVA, jmenovité napětí a proud	Limit generátoru v kW, účiník zátěže, rozběh, teplota a provozní podmínky
Výstupní kapacita UPS	Oba limity, VA i W	Maximální zátěž, slučitelnost s tvarem průběhu a zapínacím proudem, požadovaná doba zálohování
Kabely a jističe	A	Uložení, okolní teplota, úbytek napětí, ochrana proti zkratu, rozběh
Spotřeba a úspory energie	kW, kWh	Hranice měření, průměr a špička, provozní hodiny, výrobní podmínky
Kompenzační kondenzátory	kvar, induktivní nebo kapacitní	Kolísání zátěže, místo kompenzace, stávající kondenzátory, harmonické a tlumivky
Štítek motoru	Výkon na hřídeli v kW, V, A, účinnost, účiník	Příkon a výkon, kmitočet, zatížení, způsob řízení

Tabulku používejte jako výchozí bod pro čtení specifikací. Nevynechávejte podmínky výběru, například stanovením jmenovitého proudu jisticího přístroje jen z hodnoty proudu.

Když se specifikace a vaše měření neshodují

1. Příkon, nebo výkon? Ověřte, zda je každý údaj vstupní, nebo výstupní. Výkon motoru na hřídeli a příkon rozvaděče, nebo výstupní limit UPS a připojená zátěž, jsou různé věci.
2. Jednotky a proměnné. Sjednoťte jednofázově a třífázově, sdružené a fázové hodnoty, V a kV, VA a kVA. Rozdíl faktorem 1 000 nebo √3 obvykle ukazuje spíš na jednotky nebo proměnné než na vadné zařízení.
3. Nastavení přístroje. Nechte kvalifikovaného elektrikáře nebo výrobce přístroje potvrdit způsob zapojení, přiřazení napětí a proudu, převody měřicích transformátorů proudu a napětí (CT a VT) a směr proudu. Chybně nastavený převod posune údaj, i když přístroj pracuje správně.
4. Provozní podmínky. Porovnejte zatížení, denní dobu, zda je zahrnut rozběh, a zda jde o průměr, nebo maximum. Neupravujte předpokládaný účiník ani účinnost jen proto, aby se neshodné údaje srovnaly.

Kontrolní seznam před dimenzováním UPS, jističe nebo napájení

• Napětí a kmitočet: jmenovité napětí a kmitočet každé zátěže (třída 200 V nebo 400 V, 50 Hz nebo 60 Hz) a napětí a kmitočet vašeho pracoviště
• Fáze: jednofázově, nebo třífázově; u třífázového potvrďte, že údaj je sdružené napětí a proud ve fázovém vodiči
• Co číslo pokrývá: příkon celého stroje, jen napájení řízení, nebo jedna součást; příkon, nebo výkon
• kVA a kW: obě hodnoty, účiník použitý pro přepočet a zda jde o skutečný, nebo posuvný účiník
• Špičky: maximální odběr, rozběhový nebo zapínací proud a zátěže pracující současně
• UPS: výstupní limity ve VA i ve W, tvar výstupního napětí a doba zálohování při vaší skutečné zátěži ve W
• Měniče: vstupní proud a účiník každého frekvenčního měniče, nikoli hodnoty motoru
• Motory: výkon na hřídeli, účinnost, účiník a jmenovitý proud při vašem napětí a kmitočtu
• Zaokrouhlování: výpočtové listy uvádějící definice proměnných a místa zaokrouhlení

Otázky pro japonského dodavatele

• Je údaj „電源容量“ (dengen yoryo, napájecí kapacita) uveden v kVA, nebo v kW, a zahrnuje celý stroj včetně motorů, ohřívačů a pomocných zařízení?
• Jaký účiník jste předpokládali při přepočtu mezi kVA a kW?
• Jaký je maximální proud v každém vodiči při našem napětí, včetně rozběhu či zapínacího proudu?
• Je zařízení dimenzováno pro třídu 200 V, nebo 400 V? Je k dispozici provedení pro naše napětí a kmitočet, nebo potřebujeme transformátor?
• Jaké jsou výstupní limity UPS ve VA i ve W a jakou dobu zálohování poskytuje při naší zátěži ve W?
• Jaký je u každého motoru výkon na hřídeli, účinnost, účiník a jmenovitý proud při našem kmitočtu?
• Jsou ve stroji zabudovány kompenzační kondenzátory nebo filtry harmonických?

Vzor poptávkového e-mailu

Krátké číslované otázky se japonské straně lépe zodpovídají po bodech a lépe projdou překladačem. Protože e-mail půjde do Japonska, uvádíme ho v angličtině. Upravte si ho:

Subject: Power supply data for [equipment name / order no.]

Dear [Name],

We are preparing the power supply for [equipment name]. Our site supply
is 400 V (230/400 V), 3-phase, 50 Hz. Could you please confirm:

1. Rated input voltage and frequency of the equipment
2. Total input capacity in both kVA and kW, and the power factor used
3. Maximum line current at our supply voltage, including starting/inrush
4. UPS model, output rating in both VA and W, and runtime at our load
5. Shaft output (kW), efficiency, power factor, and rated current of each motor
6. Whether a transformer is required, or a version for our voltage is available

A table or the relevant pages of the specification would be fine.

Best regards,
[Your name]

Omezení tohoto článku

• Vzorce s cos φ a sin φ předpokládají sinusové průběhy a třífázové vzorce s √3 symetrické podmínky. Zkreslené nebo nesymetrické obvody vyžadují vhodné měření.
• Všechny číselné příklady, včetně UPS 1 000 VA / 600 W a motoru 7,5 kW, jsou smyšlené a slouží jen jako ilustrace. Pro skutečná zařízení použijte údaje z katalogových listů.
• Dimenzování kabelů, jističů a transformátorů závisí na platných předpisech a podmínkách pracoviště, které tento článek nepokrývá.
• Zda zařízení třídy 200 V může pracovat na vaší síti a jak rozběh ovlivní generátor nebo UPS, závisí na konkrétním zařízení. Potvrďte to u dodavatele a výrobce.
• Pravidla tarifů týkající se účiníku se liší podle země a distributora.
• Článek vysvětluje, jak číst specifikace. Není to postup zapojení, měření ani instalace. Jakoukoli práci na elektrickém zařízení nechte provést osobu s odpovídající odbornou způsobilostí v elektrotechnice a dodržujte pravidla bezpečnosti práce (BOZP) platná ve vaší firmě.

Časté otázky

Kolik wattů je 1 000 VA?

Záleží na účiníku zátěže: W = VA × účiník. Při 0,8 je 1 000 VA rovných 800 W, při 1 je to 1 000 W. Samotné číslo ve VA jednu hodnotu ve W nestanoví.

Jak přepočítám kVA na kW u třífázové soustavy?

Stejně jako u jednofázové: kW = kVA × účiník. Faktor √3 vstupuje do hry až při přechodu z kVA na ampéry: I = kVA × 1 000 ÷ (√3 × sdružené napětí). Například 10 kVA při 400 V je asi 14,4 A.

Mohu předpokládat účiník 1, když ho neznám?

Ne automaticky. Na kterou stranu se výpočet zmýlí, záleží na tom, co počítáte.

Když z údaje ve W počítáte potřebné VA, předpoklad 1 dá příliš malý výsledek, je-li skutečný účiník menší než 1. Ověřte ho ve specifikaci nebo se zeptejte výrobce.

Rovná se u ohřívače W vždy VA?

U ideálního odporu na sinusovém napájení ano: fázový posun je nulový, takže účiník je 1. Skutečné zařízení může obsahovat regulátory výkonu nebo pomocná zařízení, proto před předpokladem stejné hodnoty příkonu celého stroje vše ověřte.

Zvýší se při zlepšení účiníku stejně i účinnost motoru?

Ne nutně. Účiník a účinnost jsou různé poměry, takže se nemění úměrně. Změnu proudu a ztrát ve vedení způsobenou kompenzací účiníku hodnoťte odděleně od účinnosti, s jakou motor mění příkon na výkon na hřídeli.

Zdroje

• Efektivní hodnoty, činný výkon a skutečný účiník: Tektronix, „Fundamentals of AC Power Measurements“
• Střídavý výkon a princip wattmetrů: Yokogawa Test & Measurement, základy střídavého výkonu a jeho měření (japonsky)
• Třífázový výkon a energie: Mitsubishi Electric, e-learning o třífázových střídavých obvodech (japonsky)
• Metody výpočtu výkonu u zkreslených třífázových obvodů: HIOKI, výpočetní vzorce PW4001 (japonsky)
• Skutečný a posuvný účiník: Power Monitors, „PF vs DPF: What's the Difference?“
• Limity VA a W u UPS v japonských specifikacích: OMRON, položky specifikace UPS (japonsky)
• Podmínky výběru UPS: Schneider Electric FAQ (japonsky)
• Watty a VA u UPS, norma 60 %, novější modely 0,9 / 1: Schneider Electric blog, „VA vs Watts: What's the Difference Anyway?“; APC FAQ FA157485
• Příkon, výkon a účinnost motoru: Nidec, základy motorů (japonsky)
• Napájecí kapacita pro frekvenční měniče: Mitsubishi Electric FA FAQ (japonsky)
• Zacházení s kompenzačními kondenzátory: Japan Electrical Manufacturers' Association (JEMA) (japonsky)
• Rozdělení 50 Hz / 60 Hz v Japonsku: Wikipedia, „Electricity sector in Japan“
• Jmenovité hodnoty motorů tříd 200 V a 400 V podle kmitočtu: Mitsubishi Electric, indukční motory IE3
• Jmenovité napětí 230/400 V: Wikipedia, „IEC 60038“
• Jmenovitá napětí soustav v USA (208Y/120 V, 480Y/277 V): EC&M, „Voltage Variations“