Spannung
Englisch: voltage
Die Differenz des elektrostatischen Potenzials zwischen zwei Punkten im Raum, insbesondere zwischen Phasen- und Neutralleiter oder zur Erde.
Spannung: der elektrische Druck, der den Strom fließen lässt
Spannung ist die elektrostatische Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten in einem Stromkreis oder System, gemessen in Volt (V). Man kann sie sich als den elektrischen Druck vorstellen, der Elektronen durch einen Leiter treibt. Ohne Spannung fließt kein Strom; mit Spannung bewegen sich Elektronen von einem Punkt höheren Potentials zu einem Punkt niedrigeren Potentials. In der Praxis liefert eine Steckdose in Nordamerika etwa 120 V, während europäische Steckdosen 230 V liefern. Die an einem Ort verfügbare Spannung bestimmt, welche Geräte dort betrieben werden können und wie viel Leistung sie abgeben können.
In Wechselstromsystemen (AC) ändert die Spannung viele Male pro Sekunde Richtung und Größe. Das nordamerikanische Stromnetz arbeitet mit 60 Hz, die Spannung schwingt also 60 Mal pro Sekunde; der größte Teil Europas und Asiens nutzt 50 Hz. Die angegebene Spannung (120 V oder 230 V) ist der RMS-Wert, also der quadratische Mittelwert, nicht der Spitzenwert. In Gleichstromsystemen (DC), die in Batterieschaltungen, Solaranlagen und einiger Industrieausrüstung verwendet werden, bleibt die Spannung konstant. Die Wahl zwischen AC und DC beeinflusst die Motorauswahl, Transformatoranforderungen und die Systemeffizienz.
Spannung wird zwischen einem Bezugspunkt (üblicherweise Neutral oder Erde) und einem anderen Punkt im Stromkreis gemessen. In drehstromgesteuerten Industriesystemen liegt Spannung zwischen je zwei Phasen und zwischen jeder Phase und Neutral vor. Ein Drehstromsystem mit einer Nennspannung von 480 V zwischen den Leitern erzeugt etwa 277 V zwischen Leiter und Neutral. Zum Messen von Spannung wird ein Voltmeter parallel über die beiden interessierenden Punkte geschaltet. Falsches Ablesen oder die Annahme einer falschen Spannung ist eine häufige Ursache für Geräteschäden und Verletzungen.
Spannungsfall und Spannungshaltung
Während Strom durch Leiter fließt, geht aufgrund des Leitungswiderstands Spannung als Wärme verloren. Dieser Spannungsfall nimmt mit der Entfernung und der Stromstärke zu. Bei langen Kabelstrecken oder unterdimensionierter Verkabelung kann der Spannungsfall erheblich sein; Elektrischen Vorschriften zufolge sollte er in Einzelstromkreisen 3 Prozent und insgesamt von der Energieversorgung zum Verbraucher 5 Prozent nicht übersteigen. Ein 120-V-Stromkreis mit einem 5-prozentigen Fall liefert am Verbraucher nur noch 114 V, was Motoren zum Überhitzen bringen und Lichter deutlich verdunkeln kann.
Spannungshaltung bezieht sich auf die Fähigkeit eines Systems, konstante Spannung trotz Laständerungen aufrechtzuerhalten. Schlechte Spannungshaltung bedeutet Spannungseinbruch bei Lastspitzen oder Spannungsanstieg bei sinkender Last. In Industrieanlagen können Spannungsschwankungen von mehr als plus oder minus 10 Prozent zu Geräteabschaltungen oder verkürzter Motorlebensdauer führen. Transformatoren, Spannungsregler und Blindleistungskompensationsausrüstung werden verwendet, um die Stabilität über ein Verteilsystem hinweg aufrechtzuerhalten.