Niederspannung und Hochspannung

In der Elektrotechnik Niederspannung ist ein relativer Begriff und die Definition variiert je nach Kontext. Energieübertragung und -verteilung verwendet eine andere Definition als Elektronikdesign. Elektrische Sicherheitscodes definieren 'Niederspannungs'-Stromkreise, die vor höheren Spannungen geschützt werden müssen. Diese Definitionen variieren von Land zu Land spezifisches Gesetz oder Verordnung. Die Norm IEC 61140:2016 der International Electrotechnical Commission (IEC) definiert Niederspannung als 0 bis 1000 V AC RMS oder 0 bis 1500 V DC[1] Andere Standards wie IEC 60038 definieren die Niederspannung des Stromversorgungssystems als 50 bis 1000 VV-Spannung V AC Oder 120 bis 1500 V DC in der IEC-Standardspannung, die die Spannungen von Stromverteilungssystemen auf der ganzen Welt definiert.Im Stromversorgungssystem bezieht sich Niederspannung im Allgemeinen auf die Netzspannung, die von Haushalten und leichten Industrie- und Gewerbenutzern verwendet wird. In diesem Fall stellt „Niederspannung“ immer noch ein Stromschlagrisiko dar, aber ein geringes Risiko eines Lichtbogens durch die Luft.

Hochspannung

Hochspannung ist ein elektrisches Potential, das groß genug ist, um Verletzungen oder Schäden zu verursachen. In einigen Branchen bezieht sich Hochspannung auf eine Spannung über einem bestimmten Schwellenwert.Geräte und Leiter, die Hochspannung führen, erfordern besondere Sicherheitsanforderungen und -verfahren.Hochspannung für Stromverteilung, Kathodenstrahlröhren, Erzeugung von Röntgen- und Teilchenstrahlen, Erzeugung von Lichtbögen, Zündung, Photomultiplier-Röhren, Hochleistungs-Vakuumröhren und andere industrielle, militärische und wissenschaftliche Anwendungen.

Definition

Die numerische Definition von Hochdruck hängt vom Kontext ab. Zwei Faktoren, die bei der Klassifizierung einer Spannung als Hochspannung berücksichtigt werden, sind das Potenzial für Funken in der Luft und die Gefahr eines Stromschlags bei Berührung oder Annäherung.Die Internationale Elektrotechnische Kommission und ihre nationalen Pendants (IET, IEEE, VDE usw.) definieren Hochspannung als größer als 1000 V AC und mindestens 1500 V DC.In den Vereinigten Staaten legt das American National Standards Institute (ANSI) Nennspannungswerte für elektrische 60-Hz-Systeme über 100 V fest. Insbesondere definiert ANSI C84.1-2020 Hochspannung als 115 kV bis 230 kV, Extrahochspannung als 345 kV bis 765 kV und Extrahochspannung als 1100 kV Der britische Standard BS 7671:2008 definiert Hochspannung als zwischen Leitern höher als 1000 VAC oder 1500 V Gleichstrom ohne Welligkeit oder jede Spannungsdifferenz zwischen Leiter und Erde größer als 600 VAC oder 900 V Gleichstrom ohne Welligkeit.In einigen Gerichtsbarkeiten sind Elektriker möglicherweise nur für bestimmte Spannungsklassen zugelassen. Beispielsweise kann eine Elektrolizenz in einem spezialisierten Untergewerbe, das HLK-Systeme, Brandmeldesysteme, CCTV-Systeme usw. installiert, berechtigt sein, Systeme mit einer maximalen Spannung von 30 zu installieren Volt zwischen den Leitern und erlaubt möglicherweise keine Arbeiten an Netzspannungskreisen. Die breite Öffentlichkeit mag Haushaltsstromkreise (100 bis 250 VAC) als die höchste Spannung betrachten, der sie normalerweise begegnen, dh Hochspannung.

Spannungen über etwa 50 Volt führen typischerweise dazu, dass gefährliche Strommengen durch eine Person fließen, die zwei Punkte auf dem Stromkreis berührt, daher sind die Sicherheitsstandards für solche Stromkreise restriktiver.In der Automobiltechnik wird Hochspannung als Spannung im Bereich von 30 bis 1000 VAC oder 60 bis 1500 VDC definiert.Auch die Definition von Höchstspannung (EHV) ist kontextabhängig. In der Energieübertragungstechnik wird EHV als Spannung im Bereich von 345.000–765.000 V klassifiziert. In elektronischen Systemen werden Netzteile, die mehr als 275.000 Volt liefern, als Extra- Hochspannungsnetzteile und werden oft in physikalischen Experimenten verwendet.Die Beschleunigungsspannung einer TV-Kathodenstrahlröhre kann im Vergleich zu anderen Spannungsquellen innerhalb des Geräts als Extrahochspannung oder Extrahochspannung (EHT) bezeichnet werden.Diese Art der Stromversorgung reicht von 5 kV bis etwa 30 kV.

Machen

Die Spannungen, die an statischer Funkenbildung beteiligt sind, die bei Bedingungen mit niedriger Luftfeuchtigkeit üblich sind, liegen konstant weit über 700 Volt.Beispielsweise kann ein Funke von einer Autotür im Winter Spannungen von bis zu 20.000 Volt verursachen.Elektrostatische Generatoren wie Van-de-Graaff-Generatoren und Wimshurst-Maschinen können bei wenigen Ampere fast eine Million Volt erzeugen, aber oft nicht lange genug, um Schäden zu verursachen. Die Induktionsspule arbeitet mit einem Flyback-Effekt, was zu einer Spannung führt, die größer ist als das Windungsverhältnis mal die Eingangsspannung. Sie erzeugen normalerweise höhere Ströme als elektrostatische Motoren, aber aufgrund der Anzahl der für die Sekundärwicklungen erforderlichen Drähte verdoppelt jede Verdoppelung der erforderlichen Ausgangsspannung das Gewicht.Daher kann es unpraktisch werden, sie durch Hinzufügen weiterer Drahtwindungen auf höhere Spannungen zu skalieren. Ein Cockcroft-Walton-Multiplikator kann verwendet werden, um die von einer Induktionsspule erzeugte Spannung zu multiplizieren.Es verwendet Diodenschalter, um Gleichstrom zum Laden der Kondensatorleiter zu erzeugen. Tesla-Spulen verwenden Resonanz, sind leicht und erfordern keine Halbleiter.

Die größten Funken sind die natürlicherweise durch Blitze erzeugten.Ein negativer Blitz trägt durchschnittlich 30 bis 50 Kiloampere, liefert 5 Coulomb Ladung und verbraucht 500 Megajoule Energie (entspricht 120 Kilogramm TNT oder genug, um eine 100-Watt-Glühbirne etwa 2 Monate lang zum Leuchten zu bringen). , ein durchschnittlicher positiver Blitz (von der Spitze eines Gewitters) kann 300 bis 500 Kiloampere tragen, bis zu 300 Coulomb Ladung transportieren, eine Potentialdifferenz von bis zu 1 Gigavolt (Milliarde Volt) haben und 300 GJ Energie verbrauchen (72 Tonnen TNT oder genug Energie, um eine 100-Watt-Glühbirne 95 Jahre lang zum Leuchten zu bringen).Negative Blitze dauern normalerweise nur zehn Mikrosekunden, aber mehrere Blitze sind üblich. Ein positiver Blitz ist normalerweise ein einzelnes Ereignis. Größere Spitzenströme können jedoch Hunderte von Millisekunden lang fließen, wodurch sie dynamischer sind als negative Blitze.