Spannung

Eine wichtige Größe für die Einsetzbarkeit einer Leitung ist die Angabe der „Spannung”. Abhängig vom Einsatz der Leitung kommen jedoch immer wieder unterschiedliche Spannungsangaben zur Anwendung, die nicht immer miteinander austauschbar sind. Zunächst wird bei klassischen Anwendungen am Wechselspannungsnetz meist der Effektivwert (Ueff) angegeben. Aufgrund des sinusförmigen Spannungsverlaufes entspricht dieser Wert der Belastung, den eine konstante Gleichspannung ausüben würde. Die maximal auftretende „Spitzenspannung” ist fast 50% höher. Die englische Bezeichnung für den Effektivwert ist „RMS” für „Root-Mean-Square”, was die Berechnung des Mittelwertes angibt.

Betriebsspitzenspannungen werden meist bei nicht-periodischen Anwendungen wie Datenleitungen - analog oder digital - angegeben. Bei Leitungen, die nur kurzzeitig hoch belastet werden, so dass die Angabe von Effektiv- oder regelmäßig auftretenden Spitzenspannungen nicht sinnvoll ist, werden entweder anwendungsbezogene Angaben gemacht (z.B. „Zündspannung” bei Leitungen für Gasentladungslampen) oder die bei der Produktion verwendete „Prüfspannung” angegeben, um eine Einordnung der Leistungsfähigkeit der Leitung zu geben. Beide Angaben spiegeln nur sehr kurzzeitige Belastungen in der Lebensdauer der Leitungen wider und sind somit bei gleicher Isolation meist deutlich höher als die Angaben zu dauerhafter Belastung wie Spitzenspannung oder Effektivwert.

Ein weiterer wichtiger Punkt sind die Spannungen gegen die Umgebung („Erde”, „Masse”) oder gegen andere Leiter. Zur Umgebung ist meist nur eine Isolationsschicht wirksam, gegen eine zweite Ader zwei. Daher sind die Angaben Ader/Ader (U) ebenfalls meist höher als Ader/Masse (U0). Das klassische Beispiel sind hier dreiphasige Drehstromsysteme, bei denen die Phasenverschiebung der Spannungen auf den Leitern von 120° dazu führt, dass sich zwischen den Leitern eine Wechselspannung einstellt, die genau um den Faktor √3 größer ist als die Spannung des Leiters gegen Masse.

Aus der Norm VDE 0298-3 ergeben sich unter Berücksichtigung von Lastreserven folgende Zusammenhänge für die „Höchste dauerhaft zulässige Betriebsspannung Ub,max”:
 

NennspannungHöchste dauerhaft zulässige Betriebsspannung Ub,max
U0/U 
[V]
AC Leiter/Erde
[V]
AC Leiter/Leiter
[V]
DC Leiter/Erde
[V]
DC Leiter/Leiter
[V]
230/400254440330660
300/500318550413825
450/7504768256191238
[kV][kV][kV][kV][kV]
0,6/10,71,20,91,8
1,8/32,13,62,75,4

Die folgenden Diagramme sollen einen Eindruck für die verschiedenen Angaben geben:

3-Phasen- und Wechselspannungsysteme:

UL-Spannungen beziehen sich immer auf die höchste effektive Systemspannung. In Gleich- oder Wechselpannungssystemen ist dies U0, in Drehstromsystemen U.

 

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