Rozdíly v elektrických jednotkách – napětí, příkon vs výkon a spotřeba

Otázka rozdílu mezi výkonem a příkonem nebo nejistota v elektrických veličinách někdy v životě potrápila každého z nás. Na řádcích níže se dočtete, jaké napětí najdete v české zásuvce, proč je výsledný výkon vždy nižší než příkon a na čem to závisí. Povíme si také, jak z příkonu odhadnout spotřebu. V závěru článku si také povíme něco o v minulosti zavedené směrnici EU ohledně výkonu vysavačů a také to, proč tím unie ve skutečnosti nezakázala výkonné vysavače. To vše sepisujeme tak, abyste to využili zejména při výběru nového spotřebiče nebo elektroniky.

Shrnutí článku:

• Napětí – definuje, jakou má elektrický proud tendenci se přesunout mezi bodem A a bodem B. Běžně narazíte v ČR na klasické 230V zásuvky a průmyslové zásuvky s napětím 400 V. Některé typy produktů potřebují zásuvku s vyšším napětím – bojlery, kotle, některé typy sporáků a náročného nářadí.
• Typ zásuvky – pro Českou republiku byl v minulosti standardizován na formát E. Ten je kompatibilní s celoevropsky rozšířenějším typem F. Při výběru spotřebiče v České republice se s tím nemusíte vůbec zabývat.
• Proud – definuje, jaký je průtok elektrické energie. Značí se počtem ampérů (A). Pro výběr spotřebiče není důležitý, hodí se ale pro lepší pochopení příkonu, výkonu a spotřeby.
• Příkon vs výkon – využívají jednotku watt (W), ale výkon je vždy nižší než příkon. Na vině jsou ztráty při převodu elektrické energie na teplo či pohyb. Z příkonu odhadujeme spotřebu. Pokud porovnáváte dva produkty stejné kategorie a stejného výrobce, tak čím vyšší příkon, tím vyšší bude ve většině případů výkon.
• Spotřeba – lze přesněji odhadnout z příkonu přístroje. Závisí nejen na příkonu, ale také na době a pravidelnosti provozu spotřebiče. Pro výběr stejné kategorie produktů je ale obecně můžete podle příkonu srovnávat a tím budete (ve většině případů a s možnou odchylkou) srovnávat i spotřebu.
• Výběr produktu podle příkonu / výkonu / spotřeby – vyšší příkon obecně může znamenat vyšší výkon, obecně ale může znamenat také vyšší spotřebu. Je tedy na vašem zvážení, co je pro vás důležitější a o jak náročný produkt se jedná. Rozdíl u provozu konvice bude v řádech desetikorun ročně. U ledničky může jít o stovky až tisíce.
• Evropská směrnice k výkonu vysavačů – omezila v minulosti maximální výkon vysavačů na 1 600 W a vysavače jsou od té doby paradoxně výkonnější. Výrobci byli dotlačení ke zvýšení kvality.

Napětí

• Napětí 230 V  – využívá klasická zásuvka a rozvody na nenáročné spotřebiče (např. osvětlení).
• Napětí 400 V do průmyslové zásuvky – poslouží pro štípače, okružní pily, čerpadla a jiné náročné mobilní spotřebiče.
• Napětí 400 V s přímým napojením – na náročné bojlery, kotle, výkonné kombinované elektrické sporáky a podobně.
• Zásuvka na 230 V je v ČR typu E – obdobně jako na Slovensku, v Polsku či ve Francii. Většina Evropy využívá typ F, který je kompatibilní.

Je jednou ze základních elektrických charakteristik. Jedná se v podstatě o tlak, který působí na elektrony, aby se pohybovaly v některém směru. Můžeme si představit napětí jako tlak vody v nádobě. Čím vyšší bude, tím spíše bude voda unikat. V zásuvce máme v ČR napětí 230 V, což souvisí se zavedenými konvencemi ve většině evropských států.

Náročnější spotřebiče potřebují ke svému fungování 400 V. Typicky se jedná o štípače dřeva, stolové okružní pily, výkonnější čerpadla, ale také třeba bojler. Narozdíl od ostatních zařízení není potřeba bojler přenášet, napojuje se tedy přímo na rozvody elektrické energie v bytové jednotce. Mobilní zařízení naopak využijí průmyslovou zásuvku.

Pokud se napětí od výše uvedených hodnot nějak odlišuje, je potřeba zbystřit. Buďto má zařízení baterii, pak je voltáž samotného zařízení nízká (3–12 V), nebo disponuje adaptérem (např. LED zářivky a LED pásky). Pokud narazíte na zařízení, které využívá jiné napětí než 230 V a 400 V, ujistěte se, že je určeno pro český trh. Některé modely mají napětí definováno rozpětím, například 220–250 V. Takový produkt bude fungovat bez problémů.

Typ zásuvky

• Zásuvka na 230 V – je v našich zemích používána typu E.
• Zásuvka na 400 V – je jinak označována také jako průmyslová zásuvka, většinou disponuje záklopkou a větším počtem slotů pro kolíky.

V Česku používáme dva typy zásuvek. První typ zásuvky známe z domácnosti, trčí z ní jeden kolík a pod ním jsou umístěny dva otvory. Využívá 230 V a napájí například mixér, televizi, nebo počítač. V ČR máme v domácnostech instalovány zásuvky typu E, které jsou kompatibilní také s typem F (nejrozšířenější v Evropě).

Mapa typů zásuvek podle států (Zdroj: Wikipedia)

Nejčastější typy zásuvek (Zdroj: Wikipedia)

Druhý typ pracuje s 400 V a slouží k napájení náročnějších průmyslových spotřebičů. Typicky se jedná o štípače, čerpadla, okružní pily a další.

Běžná zásuvka 230 V

Průmyslová zásuvka 400 V

Počet fází zásuvky

Ve 230V zásuvce najdete jednu fázi, do ní se připojují typicky méně náročné spotřebiče, jako je televize, lednice či třeba pračka. Náročnější spotřebiče vyžadují 400V třífázové připojení. To může být realizováno buďto 400V průmyslovou zásuvkou (štípače dřeva, okružní pily, čerpadla, svářečky), nebo přímým napojením spotřebiče na rozvody v bytě (elektrický sporák, elektrická trouba, bojler, kotel). Pro napojení spotřebiče přímo na rozvody budete potřebovat služeb elektrikáře.

Proud

• Určuje průtok elektrické energie – vysoký proud je tak nebezpečnější než vysoké napětí.
• Maximální průtok energie definují jističe – přičemž maximální proud je definován v počtu ampér (např. 16A jistič).
• Jističe musí odpovídat budoucím spotřebičům – návrh slabých jističů (např. 6 A) je vhodný pro světla, náročnější rychlovarnou konvici by ale nebylo možné využít.

Jednotka proudu definuje, jak velký je průtok elektrické energie. Jednotkou je ampér, značí se písmenem A. Vyšší proud znamená, že kabelem proteče více energie. Pokud přenásobíme ampéry a volty, dostaneme příkon. Na proud se navrhují jističe, ty najdete doma i v každé jiné budově. Jedná se o ty přepínače, které vypadnou, když zásuvku přetížíte. Nejčastěji pak slyšíte větu “Zase vypadly pojistky.”. 

Klasické zásuvky mají jističe na 16 A, to při 230 V znamená maximální možný odběr ze zásuvky: 16 ampér x 230 voltů = 3 680 wattů

Jističů je ale celá řada, pro osvětlení v domácnosti může mít jistič například pouze 6 A, protože se ví, že zářivky odebírat více nebudou. Elektrický kotel naopak může potřebovat například 25A jistič. Zároveň je potřeba si uvědomit, že u náročných spotřebičů, jako jsou kotle, bojlery, elektrické sporáky a podobně je vhodné uvádět, jaký mají příkon. Uživatel si už pak sám řekne, jestli takový spotřebič na svou stávající elektroinstalaci vůbec může napojit.

Příkon

• Vyšší příkon není vyšší výkon – do hry totiž vstupuje také účinnost převodu elektrické energie na energii tepelnou či na pohyb.
• Odporové spotřebiče – převádějí pomocí elektrického odporu elektrickou energii na tepelnou. Jedná se například o žehličky, elektrické plotýnky či varné konvice.
• Výkonové spotřebiče – potřebují ke svému fungování přesný minimální příkon, aby mohly fungovat. Řadíme mezi ně například televize, monitory či počítače.

Jak jsme si definovali výše, příkon je násobkem napětí a proudu. Jednotkou příkonu je watt (W). Čím vyšší je počet wattů, tím více energie zařízení potřebuje. Je důležité si také uvědomit, že příkon se automaticky nerovná výkonu ani spotřebě. Výrobce uvádí příkon jako průměrnou hodnotu v průběhu užívání, nebo jako maximální hodnotu. To navíc neznamená, že špičkový příkon nebude ještě vyšší. 

Špičkový příkon vám většinou paseku neudělá, více se o něm začalo mluvit až při vydání nových grafických karet Nvidia RTX 3000. Některé modely měly definován příkon okolo 200 W, ale po krátké časové úseky dovedl vyskočit až na 450 W. To v praxi znamenalo, že se počítač vypnul, protože napájecí zdroj v počítači nainstalovaný nebyl schopen tolik energie dodat.

Typy spotřebičů a příkon

Existují dva základní typy spotřebičů – odporové a výkonové. Ty se ve svém fungování zásadně liší. Odporové spotřebiče, jakými jsou například rychlovarné konvice, žehličky a elektrické plotýnky, mají definován příkon, ale dovedou fungovat i s nižším příkonem. 

Rychlovarnou konvici s příkonem 1 000 W tak pravděpodobně bude možné používat připojenou k bateriovému zdroji energie, který umí dodávat pouze 800 W. Ohřev vody by ale trval déle a takovéto využití není doporučeno. Výkonové spotřebiče vyžadují přesnou minimální hodnotu příkonu. Jsou jimi televize, LED světla, mikrovlnky a v podstatě vše, co neslouží k přímému ohřevu, ale využívá nějakou pokročilejší technologii. 

Typickým rozdílem je indukční a elektrická plotýnka. Indukční plotýnka vytváří elektromagnetické záření, které přestupuje do hrnce. Aby ho mohla vytvořit, potřebuje přesné množství energie. Elektrická plotýnka pracuje na bázi odporu. Pouští proud do odporového vodiče (spirály), ten klade elektřině velký odpor a jejím průchodem se zahřívá.

Výkon

• Závisí na příkonu a účinnosti – samotný příkon nám totiž nic neříká o efektivitě, s jakou spotřebič funguje.

Výkon využívá stejnou jednotku, jako příkon, je tedy definován prostřednictvím počtu wattů. Jednotka v podstatě charakterizuje, kolik práce vykoná spotřebič za určitý čas, konkrétně tedy 1 sekundu. Důležité ale je, že výkon je vždy nižší než příkon. Vychází to ze základního zákonu celého vesmíru, tedy zákonu zachování energie.  Jinými slovy, žádné zařízení nemůže pracovat s větším množstvím energie (výkon), než jaké je mu dodáváno (příkon).

Proč tomu tak je? Do cesty mezi příkonem a samotnou prací zařízení totiž vstupuje i jeho efektivita. Může se jednat o efektivitu převodu energie na nižší napětí, o ztráty na převodovce, řemenu, prokluzování součástí či změnu efektivity z důvodu zahřívání komponent.

Rozdíl levného a kvalitního

Dále je potřeba rozlišovat okamžitý a průměrný výkon. Řekněme například, že u kuchyňských robotů se tato hodnota definuje pouze příkonem. U levného kuchyňského robotu je příkon definován 1 200 W. Kvalitní kuchyňský robot za 8x vyšší cenu má příkon definován 1 000 W. Proč jsou uživatelé spokojenější s tím dražším z nich? 

Nižší příkon totiž nemusí nutně reflektovat skutečnost. Může za to udávání příkonu jako průměrné hodnoty během užívání a rozdíly ve ztrátě efektivity. Zatímco levný robot pracuje s příkonem 1 000–1 200 W v průběhu míchání těsta, dražší pracuje například se 600 W celou dobu a ve chvíli, kdy zabere hák na těsto, zvýší se krátkodobě příkon na 1 200 W. Ztráty na tom levnějším pak mohou být například 30 %, u dražšího třeba jen 10 %. 

• Levnější model 1 200 W (příkon) x 0,7 (účinnost) = 840 W (výkon)

• Kvalitnější model 1 000 W (příkon) x 0,9 (účinnost) = 900 W (výkon)

Jde ale o něco, co v žádných prospektech výrobců nenajdeme, je ale dobré vědět, že vyšší hodnota příkonu sama o sobě nemusí vždy znamenat lepší produkt. 

Spotřeba

• Výběr zařízení s menší spotřebou – závisí zejména na příkonu. Při výběru mezi dvěma modely stejné kategorie znamená nižší příkon také nižší spotřebu. Na spotřebu dbejte zejména u těch zařízení, která běží dlouhodobě (např. lednice).

V rámci spotřeby řešíme to, kolik energie při svém provozu zařízení zužitkuje. Pro určení spotřeby nám dobře poslouží hodnota příkonu zařízení. Pokud nás zajímá spotřeba za jednotku času, je dobré vědět, za co se vlastně platí. Na vyúčtování se objevuje jednotka kWh, tedy počet kilowatthodin (tisíců watthodin). 

Pokud má například televize příkon 120 W, pak za jednu hodinu spotřebuje 120 Wh, neboli 0,12 kWh. Pokud televize poběží 1 000 hodin za rok (tento údaj najdeme na energetickém štítku), bude spotřeba 0,12 kWh x 1 000 h = 120 kWh.

Jak je to ale s varnou konvicí, která má příkon například 1 600 W, což je cca 13x více, než výše uvedená televize? Nebude drahé ji provozovat? Je potřeba myslet na to, že konvice vodu ohřívá 5 minut, většinou třeba jen jednou denně. Níže si uvedeme příklad zohledňující cenu elektřiny 6 Kč/kWh.

Televize 120 W, typická doba provozu 4 hodiny denně

• 0,12 kW x 4 hodiny x 365 dnů x 6 Kč =
  = 0,480 kWh x 365 dnů x 6 Kč =
  = 1050 Kč/rok

Rychlovarná konvice 1 600 W, typická doba provozu 5 minut denně

• 1,6 kW x 0,083 hodiny (5 minut) x 365 dnů x 6 Kč =
  = 0,133 x 365 dnů x 6 Kč =
  = 290 Kč/rok

Jak je vidět z příkladu, i když má konvice 13krát vyšší příkon, její spotřeba za rok je téměř čtvrtinová. Vysoký příkon automaticky nereflektuje vysokou spotřebu.

Zákaz výkonných vysavačů Evropskou unií?

Největší komplikace může být s jednoduchou rovnicí “příkon = lepší výkon” u vysavačů. Evropská unie zakázala vysavače s příkonem vyšším než 1 600 W a lidé se začali bouřit, že budou mít málo výkonné vysavače. Jádro pudla ale vězí pouze v klasické neznalosti rozdílu mezi příkonem a výkonem.

U vysavače totiž velice záleží na kvalitě provedení. Pokud totiž do vysavače dodáváte příkon 2 500 W, ale většina vzduchu uniká z místa mezi nádobou na prach a víkem nádoby, moc toho nevysajete. Výsledný výkon u konce hubice bude klidně jen 500 W. Oproti tomu skvěle konstrukčně provedený vysavač s příkonem 1 500 W může mít klidně výkon 1 300 W.

Úředníci z EU toto vědí a tímto opatřením pouze donutili výrobce, aby vyráběli kvalitnější přístroje, kterým ke stejnému výkonu bude stačit menší příkon. Reálně se tedy po zavedení této směrnice EU začaly vyrábět kvalitnější a výkonnější vysavače s podstatně nižší spotřebou.