Spitzenspannung

Als Scheitelwert oder Spitzenwert bezeichnet man den Höchstwert eines Signals oder einer Wechselspannung. Bei periodischen Signalen spricht man im Allgemeinen von der Amplitude. In der Elektrotechnik wird der Begriff besonders häufig verwendet, z. B. beim Scheitelstrom I_s und bei der Scheitelspannung U_s.

Sinusförmige Wechselspannung:
1 = Scheitelwert,
2 = Spitze-Spitze-Wert,
3 = Effektivwert,
4 = Periodendauer

Scheitelspannung (links) und Spitzenspannung (rechts)

Es sind auch die Bezeichnungen $\hat i$ bzw. $\hat u$ im Gebrauch (gesprochen I-Dach und U-Dach) . Aus dem Englischen entliehen ist U_p, p steht für peak. Besonders wenn kein Formelzeichen für die Größe angegeben ist, kennzeichnet man die Einheit mit einem Index, z. B. V_p oder V_s.

Messgeräte, die nicht den zeitlichen Verlauf aufzeichnen, geben normalerweise den Effektivwert (RMS-Wert) an.

Beispiele

Die Spannungsfestigkeit von Kondensatoren muss nach dem Spitzenwert, nicht nach dem Effektivwert bemessen werden.

$U_\mathrm{s} = \sqrt{2}\cdot U_\mathrm{eff}$

Oft werden sie jedoch für Effektivwerte einer Wechselspannung spezifiziert.

Das Stromnetz hat in Europa bei den Endverbrauchern einen Effektivwert von 230 Volt (bzw. 400 Volt zwischen den Außenleitern). Der Scheitelwert beträgt

230 V · $\sqrt{2}$ = 325 V

Nahezu auf diese Spannung lädt sich auch ein von einem Netzgleichrichter gespeister Kondensator auf.

Der Spitzenwert der an einem Überspannungsableiter oder einer Suppressordiode anliegenden Spannung beim ableitbaren Spitzenstrom (z. B. 100 A) heißt Schutzpegel. Diesen Spitzenwert muss die nachfolgende zu schützende Elektronik mindestens aushalten.

Die Spitzenwerte von Audiosignalen (Sprache, Gesang, Musik) ist oft wesentlich höher als der Mittelwert. Deshalb müssen Audioverstärker eine hohe Aussteuerungsreserve besitzen, um bei diesen Spitzenwerten keine Verzerrungen (clipping) zu verursachen.

Viele elektronische Bauelemente sind hinsichtlich ihrer Maximalparameter für einmalige und wiederholte Spitzen- bzw. Scheitelwerte unterschiedlich spezifiziert. Das gilt zum Beispiel für Dioden, Kondensatoren, Eingänge von Integrierten analogen und digitalen Schaltkreisen oder auch MOSFET´s.

Beispiele

• Eine Gleichrichter-Diode 1N400x ist für einen Strommittelwert von 1 A geeignet, hält jedoch einmalig (während einer 8,3 ms langen Halbperiode am 60-Hz-Netz) 30 A Spitzenstrom und periodisch weit über 1 A Scheitelstrom aus^[1].
• Y-Entstörkondensatoren sind für Dauerbetrieb an bis zu 250 V Wechselspannung ausgelegt, ertragen jedoch kurze Überspannungsereignisse von bis zu 5 kV^[2].
• Die Elektronenröhre PL500 hat eine mittlere Anodenspannung von unter 1000 V, erträgt jedoch periodisch für unter 18 µs und unter 22% der Periode bis zu 7 kV Spitzenspannung ^[3].

Siehe auch

• Spitze-Spitze-Wert
• Scheitelfaktor
• Formfaktor
• Quasi-Spitzenwert (Aussteuerungsmesser, Geräuschspannung)

Weblinks / Einzelnachweise

• Die drei Messwerte einer Sinusschwingung - RMS-Effektivwert, Scheitelwert, Spitze-Spitze

1. ↑ Bauteilspezifikation Vishay
2. ↑ http://www.bkprenzlau.de/kompendium.htm X- und Y-Entstörkondensatoren
3. ↑ VALVO Taschenbuch 1965