Spannungsspitzen

Spannungsspitzen sind kurze, hoch amplitude Überspannungen über dem Nennwert eines elektrischen Signals oder Systems. Sie treten typischerweise nur für Bruchteile von Sekunden bis zu einigen Mikro- oder Millisekunden auf und können als einzelne Impulse oder in Serien auftreten. Im Vergleich zu langsamen Netzschwankungen zeichnen sie sich durch große Amplitude bei sehr kurzer Dauer aus.

Ursachen für Spannungsspitzen sind Transiente Schalthandlungen in Stromnetzen oder elektrischen Anlagen (z. B. Lastwechsel, Motoranlauf, Wechsel von Geräten), Blitzschläge, Induktionsspitzen durch plötzliche Änderungen der Last, externe Störungen oder Fehlfunktionen von Schutzschaltungen. Auch Kabel- und Leitungsverluste, unsymmetrische Lasten oder indirekte Überspannungen können dazu beitragen.

Messung und Kennwerte erfolgen typischerweise über den Spitzenwert (Peak) oder die Spannungsdifferenz von Spitze zu Spitze (peak-to-peak). Messgeräte umfassen Oszilloskope, Hochspannungs-Spitzendetektoren oder spezialisierte Spitzenwert-Recorder. In Normen werden häufig Immunitäts- und Störfestigkeitswerte festgelegt, zum Beispiel im Rahmen der IEC 61000-Reihe, die Überspannungen und deren Auswirkungen auf Systeme definiert.

Auswirkungen von Spannungsspitzen können Isolationsmaterialien, elektronische Bauteile, Netzteile und Leitungen schädigen, Störungen oder Datenverlust verursachen und Schutzvorrichtungen auslösen. Lange oder wiederholte Spitzen können Lebensdauer und Zuverlässigkeit sensibler Systeme beeinträchtigen.

Schutzmaßnahmen umfassen Überspannungsschutzgeräte wie Varistoren (MOV) oder Transient Voltage Suppressors (TVS), Snubber-Schaltungen, Netzfilter, korrekte Erdung und Abschirmung sowie sorgfältige Topologieplanung. Neben praktischen Schutzlösungen spielen Normen und Prüfvorschriften eine zentrale Rolle bei der Bewertung von Immunität und Sicherheit.