Nennspannung


Nennspannung

Die Nennspannung eines elektrischen Verbrauchers oder einer Spannungsquelle (Batterie, Generator, Stromnetz) ist der vom Hersteller oder Lieferanten spezifizierte Wert der elektrischen Spannung im Normalbetrieb. Die Angabe der Nennspannung ist meist mit einem Toleranzbereich ergänzt, der maximal zulässig ist und in neueren Normen als Bemessungsspannung angegeben wird.

Nennspannung von Batterien

Bei Batterien und Akkumulatoren ist die Nennspannung ein geeigneter, angenäherter Wert der Spannung zur Kennzeichnung einer Zelle, einer Batterie oder eines elektrochemischen Systems (nach DIN EN 60050-482). Die Leerlaufspannung ist immer höher als die Nenn- oder Bemessungsspannung. Die Nennspannung einer Batterie ergibt sich aus der Anzahl der in Reihe geschalteten Zellen.

Die Nennspannung pro Zelle von Batterien (nicht wiederaufladbar) und Akkumulatoren (wiederaufladbar) beträgt:

Nennwert der Netzspannung

In Europa beträgt der Nennwert der Netzwechselspannung 230 (Außenleiter/Erde, Einphasenwechselstrom) bzw. 400 Volt (Außenleiter/Außenleiter, Drehstrom). Das ist der Effektivwert. Der Nennwert der Frequenz ist 50 Hz. Bis 1987[1] betrug der Nennwert in Kontinentaleuropa 220 Volt und im Vereinigten Königreich 240 Volt[2]. Für 220 V spezifizierte elektrische Verbraucher können meist auch an der 4,5 % höheren Spannung betrieben werden. Der Energieverbrauch bei ungeregelten linearen Verbrauchern steigt dabei allerdings wegen der quadratischen Abhängigkeit nicht um 4,5 % sondern um etwas mehr als 9 % an.

In den USA beträgt der Nennwert der Netzwechselspannung 117 Volt. Das ist der Effektivwert (RMS). Für größere Verbraucher wie Klimaanlagen sind auch 240 V gebräuchlich. Die Nennfrequenz beträgt 60 Hz.
Die häufig angegebenen 120 Volt sind ein gerundeter Wert.

Historisch gehen die 110 und 220 Volt darauf zurück, dass für den Betrieb von Kohlebogenlampen (Straßenbeleuchtung, Filmprojektoren) gerade 55 Volt Gleichspannung ausreicht. Bei höheren Spannungen droht ein elektrischer Schlag, und im nötigen Vorwiderstand der Bogenlampen wäre unnötig Leistung verloren gegangen. Durch zweimalige Verdopplung gelangte man zu 110 und 220 Volt. Die Motivation dafür waren geringere Leitungsverluste beziehungsweise größere zu überbrückende Entfernungen bei steigendem Verbrauch. Damit waren auch Transformatoren zum Aufbau des Stromnetzes nötig geworden, und man ging von der anfänglich verwendeten Gleichspannung zu Wechselspannung über. Zwar war es den inzwischen eingeführten Glühlampen egal, ob Gleich- oder Wechselspannung anliegt, aber Wechselspannung lässt sich auch besser schalten.

Weitere Nennspannungen

Fahr- und Flugzeuge

Fahrrad
  • 6 Volt Wechselspannung (Fahrraddynamo, variable Frequenz, Nennlast 3 Watt)
Kraftfahrzeuge (Gleichspannung)
  • 6 Volt (ältere PKW, Motorräder)
  • 12 Volt (PKW, Ladeschlusspannung und somit die Bordspannung ist 14 Volt)
  • 24 Volt (LKW, Ladeschlusspannung und somit die Bordspannung ist 28 Volt), sogenannter automotiv-Toleranzbereich ist 18…30 Volt
Flugzeuge (Auswahl)[3]
  • 28 Volt Gleichspannung (22…29 Volt)
  • 115/200 Volt Drehstrom / 400 Hz (108…118 Volt RMS)
  • ±270 Volt Gleichspannung (250…280 Volt)
Eisenbahnfahrzeuge
  • 24 Volt Gleichspannung (Vorwiegend Triebwagen, Toleranzbereich ist 16,8…30 V) [4]
  • 36 Volt Gleichspannung (Früher in der Schweiz für alle Fahrzeuge verwendete Steuerspannung)
  • 74 Volt Gleichspannung (Steuerspannung bei amerikanischen Fahrzeugen)
  • 110 Volt Gleichspannung (Vorwiegend Lokomotiven, Toleranzbereich ist 77…137,5 V) [4]
  • 1000 Volt Wechselspannung / 16,7 Hz (Zugsammelschiene)

Steuerspannungen

Innerhalb von elektrischen Anlagen wird als Steuer- und Betriebsspannung Gleichspannung (DC) oder Wechselspannung (AC) verwendet.

Industrieanlagen

Übliche Nennspannungen: 24 V DC, 24 V AC, 42 V AC.

Schaltanlagen

Es sind Spannungen von 100 V AC (Ausgangsspannung von Spannungswandlern), 110 V AC oder DC, 220 V AC oder DC üblich.

Telekommunikation

  • Telefon-Endgeräteanschluss: 60 V Gleichspannung
  • Vermittlungsanlagen: 48 V Gleichspannung (Betriebsspannung)
  • Röhrenendstufen von Großsendern: 12 kV Gleichspannung

Energieverteilungsnetze

Niederspannung (<1kV)

  • 115 Volt
  • 230 Volt
  • 400 Volt
  • 500 Volt
  • 690 Volt

Mittelspannung (1kV - 35kV)

  • 6 kV
  • 10 kV
  • 15 kV (auch Normspannung der Oberleitung elektrischer Bahnen der DB, SBB und ÖBB)
  • 20 kV
  • 30 kV

Da in vielen Städten noch zahlreiche ältere Erdkabel ( meist für 6 kV und 10 kV) verlegt sind, sind in vielen Stadtnetzen die niederen Werte üblich. In ländlichen Regionen werden meist 20 kV und 30 kV verwendet.

Hochspannung

  • 60 kV (in Deutschland fast nur in Stadtnetzen mit hohem Anteil älterer Kabel)
  • 66 kV (Nennspannung im Bahnstromnetz der SBB)
  • 110 kV (auch Nennspannung im Bahnstromnetz in Deutschland und Österreich)
  • 132 kV (Nennspannung im Bahnstromnetz der SBB)

Höchstspannung

(→ Spannungsangaben bei Hochspannungsleitungen)

  • 220 kV / 230 kV (seit den 1920ern)
  • 380 kV / 400 kV (seit 1952 Harsprånget - Hallsberg in Schweden, 1957 in Deutschland)

Im Ausland sind teilweise andere Nennspannungen üblich. In weiteren Ländern gibt es öfters relativ kurze Versuchsleitungen. Häufige Werte in ausländischen Hoch- und Höchstspannungsnetzen sind

  • 66 kV
  • 132 kV
  • 275 kV
  • 345 kV
  • 420 kV
  • 500 kV
  • 735 kV (seit 1965 in Québec, Kanada)
  • 750 kV (seit den 1980er Jahren in Russland und von dort in angrenzende Staaten)
  • 765 kV (seit 1967, vor allem Russland, USA, Kanada, Südafrika, Brasilien)
  • 1100 kV (Drehstromleitung Kita-Iwaki in Japan, derzeit mit 500 kV betrieben)
  • 1150 kV (Drehstromleitung Ekibastus–Kökschetau in Russland, meist mit etwa der Hälfte betrieben)

Für HGÜ-Anlagen existieren keine Nennspannungen, da fast immer Zweipunktverbindungen vorliegen. Häufig gewählte Spannungswerte bei modernen Anlagen sind:

  • 400 kV
  • 450 kV
  • 500 kV
  • 600 kV (von Itaipú zum Großraum São Paulo)
  • 800 kV (HGÜ Yunnan-Guangdong)

Siehe auch

  • Länderübersicht Steckertypen, Netzspannungen und -frequenzen
  • Nennstrom
  • Nennleistung

Weblinks / Einzelnachweise

  1. http://www.vattenfall.de/de/distribution/versorgungsqualitat-berlin.htm
  2. http://www.soundlight.de/techtips/netzspg.htm
  3. http://www.wbdg.org/ccb/FEDMIL/std704f.pdf MIL-STD-704F Aircraft Electric Power Characteristics
  4. 4,0 4,1 EN 50155 (Norm für Elektronische Einrichtungen auf Schienenfahrzeugen)