Elektrisch veld berekenen
Beschrijving
Bereken de elektrische veldsterkte tussen twee parallelle platen op basis van de spanning en de afstand. Inclusief verschuivingsdichtheid, doorslagvergelijking en materiaalinvloed.
De elektrische veldsterkte (E) tussen twee parallelle platen volgt uit E = U / d, waarbij U de spanning is in volt en d de afstand in meter. De doorslagspanning van droge lucht tussen gladde platen is ca. 3 kV/mm (3 MV/m). Bij scherpe randen of punten concentreert het elektrische veld zich sterk — het punteffect — waardoor doorslag al optreedt bij een veel lagere gemiddelde veldsterkte. Een mens kan statisch opladen tot 15 à 20 kV. Bij nadering van een metalen object op 5 mm afstand ontstaat een veld van 4 kV/mm, wat de doorslagspanning van lucht overschrijdt en de bekende vonk bij een deurkruk verklaart.
De elektrische verschuivingsdichtheid (D = ε0 × εr × E) hangt af van het medium tussen de platen. Een materiaal met een hoge permittiviteit zoals water (εr = 80) of keramiek (εr = 10-100) leidt tot een hogere ladingsdichtheid bij dezelfde veldsterkte. In hoogspanningstoepassingen moet naast de luchtruimte (clearance) ook de kruipweg (creepage) in rekening worden gebracht — de afstand over een isolerend oppervlak is door oppervlaktegeleiding vaak de beperkende factor en moet conform NEN-EN 60664-1 worden gedimensioneerd.
Invoer velden
Resultaten
Formulas:
-
veldsterkte = round(spanning / (afstand / 1000), 2)
E = U / d. De afstand in mm wordt omgerekend naar meter voor de berekening. -
veldsterkte_kv_mm = round(spanning / afstand, 4)
Gangbare eenheid bij kabelisolatie en hoogspanningsapparatuur. Doorslagspanning van droge lucht: ca. 3 kV/mm bij gladde platen. -
veldsterkte_kv_m = round(veldsterkte / 1000, 4)
Veldsterkte omgerekend naar kilovolt per meter. -
verschuivingsdichtheid_nc = round(8.854 * medium * veldsterkte / 1000000000, 4)
D = ε0 × εr × E in nanocoulomb per m². Hogere permittiviteit geeft een hogere ladingsdichtheid bij dezelfde veldsterkte. -
doorslag_lucht = if(veldsterkte >= 3000000, 'De veldsterkte overschrijdt de theoretische doorslagspanning van droge lucht (3 kV/mm bij gladde platen). Bij scherpe randen of punten treedt doorslag al op bij een veel lagere gemiddelde veldsterkte door het punteffect. Raadpleeg NEN-EN 60664-1 en een gecertificeerd elektricien.', if(veldsterkte >= 2000000, 'De veldsterkte nadert de doorslagspanning van lucht. Houd extra marge aan voor het punteffect bij scherpe randen en voor vochtige omstandigheden. Raadpleeg een specialist.', 'Veldsterkte ruim onder de doorslagspanning van droge lucht (ca. 3 kV/mm). Let op: bij scherpe punten of vochtige lucht ligt de praktische doorslaggrens lager.'))
Indicatieve vergelijking. Raadpleeg altijd NEN-EN 60664-1 en een gecertificeerd elektricien voor hoogspanningstoepassingen. -
kruipweg_advies = if(spanning >= 1000, 'Spanning boven 1 kV. Naast de luchtruimte (clearance) moet de kruipweg (creepage) over isolerende oppervlakken conform NEN-EN 60664-1 worden gedimensioneerd. De kruipafstand is door oppervlaktegeleiding vaak de beperkende factor bij hoogspanning.', if(spanning >= 230, 'Netspanningsniveau. Houd minimale luchtruimtes en kruipwegen aan conform NEN-EN 60664-1 voor de toepasselijke vervuilingsgraad en overspanningscategorie.', 'Laagspanning. Standaard isolatieafstanden conform NEN-EN 60664-1 zijn van toepassing.'))
Kruipwegen (creepage) zijn de afstanden over isolerende oppervlakken. Deze zijn door oppervlaktegeleiding en vervuiling vaak groter dan de directe luchtruimte (clearance).
Berekening informatie
Meer over elektrotechniek
Ontdek meer tools gerelateerd aan elektrotechniek