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Was versteht man unter ...
luk1/2014, 1 Seite
ep lernen und können, Berlin 68 (2014) 1 Fachbegriffe Was versteht man unter... Rolf Müller, Berlin elektrische Spannung Differenz der elektrischen Potentiale zwi schen zwei Punkten. Spannungen (Poten tialdifferenzen) sind die Ursache für den elektrischen Strom. Arten Elektrische Spannungen (engl. electrical voltages) entstehen durch das Ausgleichs bestreben entgegengesetzter Ladungen. Man nennt sie Gleichspannungen (engl. direct voltages), wenn sich ihr Wert zeitlich nicht ändert.1) Außerdem haben Gleich spannungen eine gleichbleibende Polari tät; ein Richtungswechsel erfolgt daher bei Gleichstrom nicht, s. Bild . Elektrische Spannungen mit periodisch wechselnder Polarität heißen Wechselspannungen (engl. alternating voltages). Diese Spannungen - auch Wechselströme - ändern ständig ihren Wert. Bei rein ohm scher Last erreichen Wechselspannungen und -ströme zur gleichen Zeit ihren Maxi malwert und nach dem Nulldurchgang gleichzeitig ihren Minimalwert, s. Bild . In diesem Fall ist der Phasenwinkel = O. Legt man Wechselspannung an eine Spule (induktive Last), so fallen die Extremwerte und der Nulldurchgang von Spannung und Strom zeitlich nicht mehr zusammen. Das sich durch die Wechselspannung dauernd ändernde Magnetfeld induziert in der Spule eine neue Spannung (Selbstinduk tion), die der angelegten Spannung entge genwirkt. Dadurch verzögert sich der Stromfluss; der Strom eilt der Spannung folglich hinterher. Bei Verwendung von Kondensatoren (kapazitive Last) durchläuft der Ladestrom sein Maximum, wenn die Wechselspannung ansteigend durch Null geht. Mithin eilt der Strom in diesem Fall der Spannung mehr oder weniger vor aus. Die wichtigsten Wechselspannungsliefe ranten, z. B. zur Versorgung der öffent lichen Niederspannungs-Verteilungsnetze, sind Generatoren. Diese elektrischen Maschinen erzeugen üblicherweise eine Dreiphasen-Wechselspannung (Sinusspan nung), s. Bild . Die Summe dieser drei Wechselspannungen mit einer gegensei tigen Phasenverschiebung von 1200 jeweils einem Drittel der Periode - ist zu jedem Zeitpunkt Null. Formelzeichen, Einheiten Für elektrische Spannungen gelten haupt sächlich die folgenden Formelzeichen: U Effektivwert (bei Wechselspannung) oder arithmetischer Mittelwert (bei Gleichspannung) u Momentanwert (Augenblickswert) û Scheitelwert (gesprochen: u-Dach). Bei sinusförmiger Wechselspannung ist û = 2 ·U. In diesem Produkt wird die transzendente Zahl 2 = 1,41 Scheitelfaktor (engl. peak factor) genannt. Das Formelzeichen U ist dem Fachaus druck „Potential-Unterschied“ entlehnt. Die (Maß-)Einheit der elektrischen Span nung ist das Volt (V), benannt nach dem italienischen Physiker Allessandro Graf Volta (1745 - 1827). Nach lEC 60027-1 ist es unzulässig, Ein heitenzeichen mit Indizes oder anderen Zusätzen (Zeichen) zu versehen, z. B. V oder Veff für Wechselspannungen bzw. de ren Effektivwert. Der begriffliche Inhalt einer physikalischen Kenngröße muss eindeutig aus dem Formelzeichen hervor gehen, nicht aus deren (Maß-)Einheit. Spannungsebenen Elektrische Spannungen werden i. Allg. wie folgt unterschieden: Kleinspannung (engl. extra-Iow voltage), Niederspannung (engl. low voltage), Mittelspannung (engl. medium voltage), Hochspannung (engl. high voltage) und Höchstspannung (engl. hyper voltage). Kleinspannungen können sein: Sicherheitskleinspannungen (engl. sa fety extra-Iow voltages, Abk. SELV), Schutzkleinspannungen mit elektrisch sicherer Trennung (engl. protective ex tra-Iow voltages, Abk. PELV)2) oder Funktionskleinspannungen ohne elek trisch sichere Trennung (engl. functional extra-Iow voltages, Abk. FELV). Die jeweiligen Nennwerte (Bemessungs werte) der genannten Spannungen enthält Tafel . Diese Werte beziehen sich bei Wechselspannungen auf den betreffenden Effektivwert und bei Gleichspannungen auf den arithmetischen Mittelwert. 1) Im praktischen Betrieb schwanken Gleich spannungen, und zwar mit einer · vom Kommutator des Gleichstromgene rators herrührenden Welligkeit oder einer · Restwelligkeit, die bei der Gewinnung von Gleichspannung aus Wechselspannung verbleibt. 2) Nach DIN VDE 0100-200 werden diese Span nungen auch „Funktionskleinspannungen mit elektrisch sicherer Trennung (PELV)“ genannt. U, I u, i Periodendauer T Gleichspannung und -strom Wechselspannung und -strom 1/3 1/3 1/3 Periodendauer T 120° 240° 360° u1 u2 u3 Dreiphasen-Wechselspannung 03-10-EP-0212 0 10 20 5 m |US| 9 m ebenerdig 9 m 9 m (3 m isoliert) Grenzwert Tafel Spannungsebenen Wechselspannung Gleichspannung Niederspannung allgemein Kleinspannung1) Hauptspannung1) 1000 V 50 V > 50 V ... 1000 V 1500 V 120 V > 120 V ... 1500 V Hochspannung allgemein Mittelspannung Höchstspannung > 1 kV > 1,5 kV 1) Nach IEC 60449/CENELEC-HD 193-S2 wird die · Kleinspannungsebene als Spannungsbereich I und die · Hauptspannungsebene als Spannungsbereich II bezeichnet. 80 kV > 220 kV Spannungsebenen Benennung Nennwert
Autor
- R. Müller
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