Elektrický spotřebič

Elektrický spotřebič v užším významu je elektrotechnická součástka, která mění (spotřebovává) elektrickou energii na jiný druh energie.

Elektrický spotřebič spolu se zdrojem elektrického napětí je nejdůležitější částí elektrického obvodu. Zapojením zdroje do obvodu bez spotřebiče dochází ke zkratu.

V širším významu znamená elektrický spotřebič kompletní zařízení, využívající elektrickou energii. Toto zařízení se často skládá z více součástek a je kombinací různých druhů přeměn energií.

Parametry spotřebičů 
Prakticky důležitými parametry elektrických spotřebičů jsou elektrické napětí, na které je nutno je připojit, a elektrický příkon, určující, kolik elektrické energie spotřebič spotřebuje za jednotku času (většinou za hodinu, např. klasická 60wattová žárovka spotřebuje za 1 hodinu 60Wh), někdy je místo příkonu uvedena spotřeba v kWh za rok, např. u chladniček.

Parametry bezpečnosti 
Parametry bezpečnosti (bezpečnostní předpisy) u elektrických zařízení jsou určeny k zabránění úrazům elektrickým proudem. Proto výrobci el. spotřebičů (ale i dovozci) jsou povinni před uvedením výrobku na trh provádět základní zkoušky (dle ČSN 34 5610, ČSN 34 5611, …) a rovněž získat osvědčení autorizované zkušebny EZÚ Praha (Elektrotechnický zkušební ústav).

Třída ochrany 
Elektrický spotřebič, podle toho jak má být připojen v elektrické instalaci, lze zařadit do některé ze tříd ochrany.

Stupeň krytí 
Krytí je konstrukční opatření, které je součástí elektrického spotřebiče. Poskytuje ochranu před dotykem s živými a pohybujícími se částmi. Rovněž však chrání spotřebič před poškozením, vniknutím cizích těles a vody či vodních par.

Elektrické charakteristiky spotřebičů 
Spotřebiče mohou mít různou závislost proudu a napětí (VA charakteristiku) podle fyzikálního principu, či způsobu elektronické stabilizace. Spotřebiče na střídavý proud mohou navíc vykazovat reaktanční chování, nebo odebírat nesinusový proud.

Statická VA charakteristika 
Tato charakteristika vyjadřuje závislost mezi proudem a napětím. V případě střídavého proudu budou dále uvažovány efektivní hodnoty. Charakteristiky se vztahují na napětí a proudy, při kterých dané spotřebiče mohou správně pracovat. Mimo tento rozsah mohou být jiné.

 Odporová: Toto chování vykazují nejjednodušší spotřebiče, jako např. topná tělesa. Spotřebič se chová jako rezistor, tedy proud jím odebíraný lineárně roste s napětím. Kromě topných těles se takto chovají i derivačně a permanentně buzené elektromotory, pokud se otáčky mohou měnit (např. stejnosměrný ventilátor). Krátkodobě se ovšem chovají napěťově, kde napětí závisí na otáčkách. Proto mají zpravidla velký rozběhový proud. Odporové chování mají i zesilovače ve třídě A, ale ty se jako samostatné spotřebiče vyskytují jen málo, kvůli velkému příkonu.
 Proudová: Klasickým proudovým spotřebičem je žárovka. Při zvýšení napětí se zvýší i teplota vlákna a tím se zvýší jeho odpor. Proud samozřejmě do jisté míry roste, ale charakteristika má blíže k proudovému stabilizátoru, než k odporu. Dříve se žárovky používaly i jako proudové stabilizátory. Pro tento účel se používala i speciální verze zvaná variátor. Proudový charakter mají i elektronické spotřebiče obsahující lineární stabilizátory. Při nárůstu vstupního napětí neroste proud, protože obvod za stabilizátorem je napájen stále stejným napětím, změní se pouze ztráta na stabilizátoru. Takto se chovají i zesilovače tříd AB a B, přičemž AB jsou běžné Hi-fi zesilovače. Proud ale závisí na průběhu a hlasitosti zvuku.
 Napěťová: Tyto spotřebiče jsou až do určitého napětí nevodivé, nebo odebírají malý proud, který ale od určité hranice strmě roste. Proto ke správné funkci většinou potřebují vhodný proud omezující prvek. Typickým napěťovým spotřebičem je LED. Např. bílá LED je do cca 2,5 V prakticky nevodivá, do 3 V prochází velmi malý proud, který ale kolem 3,2 V dosáhne jmenovité hodnoty a o několik desetin V výše může být ještě několikanásobně vyšší. Podobně též výbojové zdroje světla (zářivky, výbojky, doutnavky) vykazují napěťovou charakteristiku, navíc s mírně záporným odporem (při zvyšování proudu roste ionizace a tím klesá napětí). Z toho důvodu je vůbec nelze samostatně používat s běžnými zdroji napětí a svítidlo musí vždy omezovat proud. Napěťovými spotřebiči jsou i akumulátory při nabíjení, ale napětí zpravidla postupně roste.
 Výkonová: Tyto spotřebiče při zvyšování napětí snižují odebíraný proud tak, že zůstane přibližně zachován příkon. Do této skupiny patří drtivá většina moderní elektroniky, která má na vstupu spínané stabilizátory. Při změně napětí se tak pouze mění převodní poměr stabilizátoru. Např. počítače, televize, telefony, nabíječky a zesilovače třídy D. V případě bateriově napájených spotřebičů je nepříjemným důsledkem fakt, že čím je baterie vybitější, tím větší proud spotřebič odebírá.

Některé spotřebiče mohou v průběhu činnosti přecházet mezi charakteristikami. Např. moderní pračky s elektronicky řízenými motory vykazují výkonovou charakteristiku, ale když začne ohřev vody, převáží odporové chování topného tělesa. Nebo svítilny s LED mívají při nabitém akumulátoru výkonovou, či proudovou charakteristiku, ale až napětí klesne tak, že na stabilizátor nic nezbývá, přechází charakteristika na napěťovou a světlo začne slábnout.

Průběh proudu 
 Odporový: Topná tělesa a žárovky vykazují shodný dynamický průběh napětí a proudu, protože se jejich odpor nemůže moc rychle měnit. Při napájení ze sítě odebírají tedy sinusový proud, který je ve fázi s napětím.
 Obdélníkový: Vysoké procento LED žárovek obsahuje velký počet LED zapojených v sérii, takže jsou vodivé až od několika stovek V a pak proudový stabilizátor. Některé LED žárovky a zejména reflektory, nebo COB moduly pro 230 V mají LED rozděleny na několik skupin, které se v průběhu cyklu síťového napětí připínají a odpínají, takže odběr proudu trvá po většinu každé půlperiody. V obou případech tedy při překročení určitého napětí začne odběr proudu, který se dále nemění a po poklesu napětí pod podobnou hranici zas proud skokově zaniká.
 Impulzní kvůli usměrnění: Běžná elektronika napájená ze sítě mívá na vstupu usměrňovač a kondenzátor. V průběhu cyklu střídavého proudu tak napřed proud neodebírá, až vstupní napětí překročí napětí na kondenzátoru, proud začne strmě růst a po nabití kondenzátoru zas strmě klesat. Výsledkem je, že takový spotřebič odebírá krátké pulzy velkého proudu. V důsledku toho je napětí v síti zkreslené a zvyšují se ztráty v rozvodné soustavě, zejména transformátorech. Proto se v moderní elektronice zavádí používání PFC, což jsou opatření vedoucí k rozšíření časů odběru proudu (např. tlumivka v sérii s usměrňovačem) a nejlépe i simulující odporové dynamické chování (např. PFC předregulátory mezi usměrňovačem a kondenzátorem).
 Fázově posunutý: Některé spotřebiče mohou mít částečně induktivní charakter (např. střídavé elektromotory, zářivková a výbojková svítidla) a proud je tedy zpožděn za napětím, nebo kapacitní charakter (např. některá svítidla s LED) a proud naopak napětí předchází. V obou případech je výsledkem vznik jalového výkonu, který zvyšuje ztráty v rozvodné síti. Chování podobné kapacitnímu vykazuje i elektronika bez PFC (protože je maximum proudu před maximem napětí), ale negeneruje klasický jalový výkon (protože cyklus neobsahuje oblast, kde by měl proud opačnou polaritu než napětí).
 Impulzní kvůli činnosti spotřebiče: Mnoho elektroniky napájené z baterií má impulzní odběr. Ve stavu stand-by je typicky téměř nulový odběr, ale jednou až několikrát za sekundu na několik mikrosekund vzroste na např. desítky mA, kdy se probudí procesor, přičte čas, zjistí zda není stisklé tlačítko a pod. Mobilní telefon při vysílání odebírá několik ampérů, ale v důsledku časového multiplexu ani při hovoru nevysílá většinu času. Podobně i počítač, pokud není zrovna plně vytížen, odebírá proud, který má trvalou nižší složku a k ní impulzy, když procesor, nebo grafická karta něco dělá. Perioda těchto pulzů může souviset s obnovovací frekvencí zobrazení, nebo i myši při pohybu.

Seznam spotřebičů 
 změna elektrické energie na tepelnou - odporový drát nejčastěji ve formě topné spirály obsažené v tepelných elektrických spotřebičích
 elektrický vařič
 elektrická trouba
 elektrický přímotop
 pračka
 elektrický bojler
 rychlovarná konvice
 ponorný ohřívač
 kulma
 fén
 žehlička
 elektrická opalovací pistole
 žárovka
 tepelná elektrická pojistka
 změna elektrické energie na mechanickou - elektromotor
 kuchyňský robot
 mixér
 vysavač
 elektrické čerpadlo
 elektrická bruska
 pásová bruska
 okružní pila
 kmitací pila
 úhlová bruska
 pneumatické kladivo
 elektromobil
 startér
 elektrická lokomotiva
 elektrický větrák
 vrtačka
 soustruh
 hodiny
 přehrávače a rekordéry
 gramofon
 magnetofon
 kazetový magnetofon
 video
 CD
 DVD
 změna elektrické energie na zářivou energii (energii některého z druhů elektromagnetického záření)
 katodová trubice
 zářivka
 televizor
 monitor CRT
 LCD
 digitální budík
 kalkulátor
 LCD panel
 elektromagnetický dipól
 vysílací anténa
 vysílač
 mobilní telefon
 mikrovlnná trouba
 infrazářič
 horské slunce
 laser
 změna elektrické energie na zvukovou energii - reproduktor
 rádio
 televizor
 sluchátka
 telefon
 amplión
 změna elektrické energie na chemickou energii
 nabíječka akumulátoru
 zařízení pro elektrolýzu
 zařízení pro galvanizaci
 změna mechanické energie na elektrickou energii
 elektrofonické hudební nástroje (elektrická kytara)
 turbína

Elektronické spotřebiče 
Zvláštní skupinu tvoří elektronické spotřebiče, obsahující elektronické obvody, které nemusejí přímo měnit elektrickou energii na jiný druh energie, ale zpracovávají elektrické signály od vstupního zařízení do výstupního.

Mezi elektronické spotřebiče patří

 počítač
 mobilní telefon
 přehrávače a rekordéry
 gramofon
 magnetofon
 kazetový magnetofon
 video
 CD
 DVD
 elektronické hudební nástroje (keyboard)
 zesilovač
 mixážní pult

Související články 
 Elektřina
 Ochrana před úrazem elektrickým proudem

Externí odkazy 
 http://elektrika.cz/data/clanky/zarazeni-tridy-ochrany – Zařazení třídy ochrany elektrických spotřebičů
 http://www.ezu.cz/ – Oficiální stránky Elektrotechnického zkušebního ústavu

Elektromagnetismus
Elektrotechnika
Stroje