Overspenning (elektroteknikk)

Overspenning er en elektrisk spenning i elektriske systemer som overstiger toleranseområdet for deres nominelle spenning .

Overspenning fører til en funksjonsfeil eller feil hvis de ødelegger komponenter eller deler av systemet. Overspenninger kan forekomme symmetrisk , det vil si mellom de to forsyningslinjene, eller asymmetrisk  - begge forsyningslinjene fører overspenning til jorden.

fører til

Årsaker til langvarige overspenninger i området sekunder til timer kan være:

• dårlig regulering av energileverandøren
• plutselig fall i belastning i energiforsyningsnettet, vanligvis med en spenningskilde , for eksempel gjennom
  • Forbrukeratferd (f.eks. Symbolske strømsparekampanjer, slutten på en fotballkamp)
  • Strømbrudd i nettverksområdet, f.eks. B. med nedstengninger utløst av lynnedslag
  • asymmetrisk belastning eller kortslutning av en ytre leder i trefasegeneratorer , kraftsett , ikke-
  nøytrale punkt jordede nettverk
• Nedgang i forbruket om natten

Årsaker til forbigående overspenning kan være:

• Elektrostatiske utladninger (puls stigetider typisk <1 ns)
• Spesielt nedstengning av induktive belastninger, kobling av gnister på bryterkontakter, børste av store elektriske maskiner ( sprengning , pulstog med stigtider på rundt 5 ns)
• Lyn i nabolaget, bytte av operasjoner i strømnettet ( bølge , pulsstigningstid noen µs, pulsvarighet flere 10 µs)

Også NEMP og solaktivitet på jorden forårsaket magnetiske stormer som forårsaker strømstøt.

Forbigående overspenning fra tilstøtende kilder til interferens kan også kobles kapasitivt (på grunn av innflytelse) eller induktivt i forsynings- eller signallinjer, i tillegg til å være forårsaket av sterke radiobølger .

konsekvenser

Konsekvenser av forbigående (kortsiktige) overspenninger

• Nedbrudd og skader på isolasjonsmaterialer
• Ødeleggelse av halvlederkomponenter på grunn av mikroskopiske termiske overbelastninger
• midlertidig funksjonsfeil eller svikt i elektroniske kretser ( låsing )

Konsekvenser av langvarige overspenninger

• termisk overbelastning z. B. av transformatorer på grunn av økt strøm uten belastning (kjernemetning)
• for tidlig svikt z. B. Glødelamper

middel

Langvarige overspenninger i forsyningsnettet kan bare forhindres av forbrukeren med en nettregulator . Slike nettverksregulatorer er imidlertid vanlige og nyttige bare for individuelle, spesielt sensitive og dyre elektriske forbrukere .

Forbigående overspenning kan holdes borte fra truede komponenter med overspenningsvern (se også overspenningsvern ):

• innen energileverandører med gnistgap og varistor overspenningsvern
• ved huset med lynbeskyttelse , vanlige jordskinner for strømforsyning, media og kommunikasjon samt med varistor overspenningsavledere
• innen telekommunikasjon med suppressordioder og gassutladningsrør
• innenfor elektroniske enheter med suppressor dioder, varistorer eller beskyttelsesdioder samt med innblanding beskyttelses kondensatorer

På nettspenningssiden er isolasjon, luft og krypeavstand fortsatt overdimensjonert for å unngå elektrisk sammenbrudd i tilfelle høyspenningsimpulser .

Elektroniske komponenter så vel som elektriske sluttapparater for nettspenningsdrift blir testet som en del av den elektromagnetiske kompatibilitetstesten med hensyn til deres immunitet mot forbigående overspenninger på 500 til 4000 volt (noen ganger opptil 15 000 volt) og spesifisert deretter eller, i tilfelle sluttapparater, sertifisert i henhold til standarder for industriell, medisinsk eller hjemmebruk. . Dette inkluderer:

• ESD- test (pulsstigningstid ca. 1 ns) i henhold til menneskekroppsmodellen eller maskinmodellen
• Bursttest (pulstog med en økningstid på 5 ns og en varighet på 50 ns)
• Overspenningstest (impulser med 1,2 / 50 µs eller 8/20 µs stige / falle tid)

Overspenningskategorier

Den overspenning art i henhold til DIN EN 60664-1 VDE 0110-1 beskriver overspennings motstanden av elektrisk utstyr (elektrisk installasjon, måleanordning, elektrisk apparat, kraftforsyning, etc.). Det er fire kategorier, betegnet med romertall fra I (lavest) til IV (høyest). Siden selve strømnettet sprer overspenningshendelser, jo nærmere utstyret er distribusjonsnettet, jo høyere er kravene. I detalj betyr klassene:

• Kategori I: Enheter utenfor en strømtransformator (for det meste lavspent forbrukere); Nominell impulsspenning 1500 V.
• Kategori II: Enheter med IEC-plugger , typiske husholdningsapparater , håndholdte elektriske apparater ; Nominell impulsspenning 2500 V.
• Kategori III: enheter som er koblet direkte til nettverket (permanent installert); Nominell impulsspenning 4000 V.
• Kategori IV: Utstyr direkte ved forsyningsstedet i bygningen; Nominell impulsspenning 6000 V.

Motstanden til overspenningen er garantert av passende luft- og krypeavstander, den dielektriske styrken til forstyrrelseskompensatorer eller gruppen og typen isolasjonsmateriale .

Individuelle bevis

1. ↑ VDE elektromagnetisk kompatibilitet , tilgjengelig 22. juni 2016.
2. ↑ EUROPAPARLAMENTETS OG RÅDETS DIREKTIV 2014/30 / EU av 26. februar 2014 om harmonisering av lovbestemmelsene i medlemsstatene om elektromagnetisk kompatibilitet (ny versjon)
3. ↑ Overspenningskategorier I, II, III, IV - Hva er det? I: Kunnskap. Overspenningsvern profesjonell; SySiK GmbH, åpnet 6. november 2020 .