Kabelquerschnitt und Spannungsabfall
Aus Watt oder Ampere, Leitungslänge und Verlegeart zum kleinsten Querschnitt, der den Strom trägt und unter 4 % bleibt, dazu die maximale Länge.
Der Leistungsfaktor (cos φ) ist 1 bei Heizgeräten, Backöfen, Warmwasserbereitern und Glühlampen, etwa 0,9 bei einer gemischten Haushaltslast und etwa 0,8 bei einem Motor. Bei Gleichstrom gibt es ihn nicht, er fällt aus der Rechnung heraus.
Die Länge ist die Strecke vom Verteiler bis zum Gerät, gemessen entlang des tatsächlichen Leitungswegs (senkrechte Abschnitte und Ecken zählen mit). Den Rückleiter berücksichtigt das Tool selbst, verdopple die Länge also nicht.
Der K-Faktor reduziert die Strombelastbarkeit, wenn die Bedingungen schlechter sind, als die Tabelle annimmt (mehrere Stromkreise in einem Rohr, warmer Raum, trockener Boden). Lass ihn auf 1, wenn die Leitung allein bei normaler Temperatur verläuft. Die Grenze von 4 % ist der Wert, den die italienischen Installationsvorschriften empfehlen (CEI 64-8/5 Art. 525); die IEC 60364-5-52 schlägt 3 % für Beleuchtung und 5 % für andere Verbraucher vor.
Die Berechnung läuft in deinem Browser, es werden keine Daten gesendet. Dies ist eine erste Dimensionierung, um die Größenordnung zu treffen, keine Planung: Festinstallationen muss eine Elektrofachkraft errichten und prüfen.
So benutzt du das Tool
Gib ein, was der Verbraucher aufnimmt (in Watt oder Ampere, je nachdem, was du kennst), die Spannung, wie viele Meter Leitung es tatsächlich bis dorthin sind und wie die Leitung verlegt wird. Das Tool berechnet Spannungsabfall und Strombelastbarkeit für jeden handelsüblichen Querschnitt von 1,5 bis 95 mm² und zeigt dir den kleinsten, der beide Prüfungen besteht. Die Tabelle unter dem Ergebnis zeigt die Reserve, also wie nah du an der Grenze bist und wie weit du noch gehen könntest.
Die Formel und warum der Rückleiter zählt
Bei einphasigem Wechselstrom und bei Gleichstrom beträgt der Spannungsabfall 2 · ρ · L · I · cos φ ÷ S, bei Drehstrom wird aus der 2 die Wurzel aus 3, weil der Abfall zwischen zwei Außenleitern gemessen wird. Wegen dieser 2 sind 30 Meter Strecke 60 Meter Kupfer: Der Strom fließt hin und wieder zurück. Der spezifische Widerstand ρ von Kupfer beträgt 0,018 Ohm·mm²/m bei 20 °C und steigt mit der Temperatur nach ρ(T) = ρ₂₀ · (1 + 0,00393 · (T − 20)), bei 70 °C sind es also 0,0215, ein Fünftel mehr. Aluminium beginnt bei 0,028, deshalb braucht es für denselben Strom einen größeren Querschnitt.
Woher die 4 % kommen
Die italienischen Installationsvorschriften (CEI 64-8/5 Art. 525) empfehlen, dass der Spannungsabfall zwischen dem Anfang der Anlage und jeder Verbrauchsstelle unter 4 % der Nennspannung bleibt, also 9,2 V von 230 V; die aktuelle IEC 60364-5-52 (in Deutschland DIN VDE 0100-520) gibt eine ähnliche Orientierung, 3 % für Beleuchtung und 5 % für andere Verbraucher bei Versorgung aus dem öffentlichen Netz. Es ist eine Empfehlung mit Ausnahmen, kein Verbot, aber um diesen Wert herum laufen Motoren sauber an, LEDs flackern nicht und ein Heizelement liefert die Leistung, die auf seinem Typenschild steht. Bei einer 12-V-Anlage sind strengere 3 % üblich, denn 4 % von 12 V sind weniger als ein halbes Volt: Die Grenze ist ein Feld, das du ändern kannst.
Strombelastbarkeit, K-Faktor und Sicherung
Die Strombelastbarkeit Iz gibt an, wie viel Strom die Leitung tragen kann, ohne dass ihre Isolierung über die zulässige Temperatur kommt. Sie hängt fast ganz davon ab, wie die Leitung Wärme abgibt, nicht vom Kupfer selbst: Dieselben 2,5 mm² tragen 24 A im Rohr auf der Wand und 30 A frei in Luft. Die Werte hier stammen aus den Tabellen der IEC 60364-5-52 (in Italien CEI-UNEL 35024/1) für einen einzelnen Stromkreis, mit Luft bei 30 °C und Erdreich bei 20 °C; mehrere Stromkreise in einem Rohr oder ein wärmerer Raum senken sie, und genau dafür gibt es den K-Faktor (etwa 0,7 bei drei Stromkreisen im selben Rohr). Der vorgeschlagene Leitungsschutzschalter folgt der Regel Ib ≤ In ≤ Iz, die die Leitung schützt und nicht das Gerät.
Was dieses Tool nicht macht
Es ist eine erste Dimensionierung, gedacht, um die Größenordnung zu treffen und dich vor dem Kauf der falschen Kabelrolle zu bewahren, keine Planung. Es prüft weder die Kurzschlussfestigkeit noch den Schutz bei indirektem Berühren, den Querschnitt von Schutz- oder Neutralleiter oder den Anlaufstrom von Motoren, und es vernachlässigt die Reaktanz der Leitung, die ab 25 mm² den tatsächlichen Spannungsabfall etwas höher macht als den angezeigten Wert. Für Aluminium wird die Strombelastbarkeit auf 78 % von Kupfer geschätzt. Die Querschnitte sind metrische mm², wie sie außerhalb Nordamerikas verwendet werden (2,5 mm² liegt zwischen AWG 14 und 13, 6 mm² nahe AWG 10, 16 mm² zwischen AWG 6 und 5), und die Tabellen sind die der IEC, nicht des NEC. Festinstallationen muss eine Elektrofachkraft errichten und prüfen.