Wie viel Spannung geht auf der Leitung verloren — und ist das noch zulässig? Rechnet Drehstrom, Wechselstrom und Gleichstrom, prüft gegen die Grenzwerte aus DIN 18015-1 und VDE 0100-520 und sagt dir gleich, welcher Querschnitt nötig wäre.
Der Spannungsfall beschreibt, wie viel Spannung auf dem Weg zum Verbraucher an der Leitung selbst verloren geht. Berechnet wird er über den Leitungswiderstand, wobei der induktive Anteil bei den üblichen Querschnitten bis 120 mm² vernachlässigt wird:
Der Faktor 2 beim Wechselstrom kommt daher, dass der Strom über den Außenleiter hin und über den Neutralleiter zurückfließt — die Leitung zählt also doppelt. Beim symmetrisch belasteten Drehstrom heben sich die Ströme im Sternpunkt auf, dort steht stattdessen der Faktor √3.
Leitfähigkeit γ: Kupfer 56 m/(Ω·mm²), Aluminium 35 m/(Ω·mm²). Aluminium braucht bei gleicher Leistung also rund 60 % mehr Querschnitt.
DIN 18015-1 fordert in Wohngebäuden maximal 3 % zwischen Messeinrichtung und Verbraucher. VDE 0100-520 empfiehlt für Verbraucheranlagen 3 % für Beleuchtung und 5 % für übrige Verbraucher, jeweils ab dem Netzanschluss — das sind Planungsempfehlungen, keine starren Universalgrenzen. In der Industrie wird bei Motorabgängen meist mit 5 % gerechnet, weil der Anlaufstrom ohnehin kurzzeitig für einen deutlich größeren Einbruch sorgt.
Bei Motoren sinkt das Drehmoment quadratisch mit der Spannung — 10 % weniger Spannung bedeuten rund 19 % weniger Anzugsmoment. Ein schwer anlaufender Antrieb am Ende einer langen, zu dünnen Leitung bleibt im schlimmsten Fall stehen und heizt, statt zu drehen.
Du sollst am anderen Ende der Halle eine CEE-Steckdose 16 A setzen — für den Bandschleifer und was dort sonst noch gebraucht wird. Von der Unterverteilung sind es 65 m einfache Länge, geplant ist NYM-J 5×2,5 mm² Kupfer, Drehstrom 400 V, cos φ 0,95.
Mit 3,06 % liegst du knapp über dem 3-%-Ziel — an einer Steckdose mit wechselnden Geräten lohnt der Sprung auf 4 mm² (7,64 V bzw. 1,91 %). Ob die Leitung den Strom bei deiner Verlegeart auch dauerhaft verträgt, prüfst du zusätzlich über die Strombelastbarkeit.
Als Planungswerte: 3 % nach DIN 18015-1 in Wohngebäuden (ab Messeinrichtung), 3 % für Beleuchtung und 5 % für übrige Verbraucher nach VDE 0100-520 (ab Hausanschluss). Entscheidend: Das Budget gilt für die gesamte Strecke. Stecken in Steigleitung und Unterverteilung schon 1,5 %, bleibt für den Endstromkreis nur der Rest — teile die Prozente also über alle Abschnitte auf.
Mit ΔU = √3 · l · I · cos φ / (γ · A) — eingesetzt wird die einfache Leitungslänge, der Rückweg steckt bei Drehstrom nicht in der Formel. Den Prozentwert bekommst du, indem du das Ergebnis auf 400 V beziehst. Bei gleicher Leistung schneidet Drehstrom deutlich besser ab als 230 V — den passenden Querschnitt liefert dir der Rechner Leitungsquerschnitt berechnen.
Der Faktor 2 bildet den Weg über Außen- und Neutralleiter ab — er steckt bereits in der Formel, du setzt deshalb nur die einfache Länge ein. Der Klassiker unter den Rechenfehlern: die Länge verdoppeln und trotzdem mit Faktor 2 rechnen — dann kommt der doppelte Spannungsfall heraus. Bei Gleichstrom gilt derselbe Faktor 2, nur mit cos φ = 1.
Der Motor zieht bei zu wenig Spannung mehr Strom — der Motorschutz löst dann scheinbar grundlos aus, und beim Anlauf können Schütze abfallen, wenn die Steuerspannung mit einbricht. Solche sporadischen Störungen sind schwer zu finden. Miss deshalb die Spannung direkt an den Motorklemmen unter Last nach; Bewertung und Abhilfe gehören in die Hand einer Elektrofachkraft.
Der Rechenweg erscheint, sobald alle Pflichtfelder gefüllt sind.
Mit „Neue Übung" bekommst du eine Zufallsaufgabe mit nachprüfbarer Lösung.
Normstand: VDE 0100-520 (Ausgabe zu verifizieren) · DIN 18015-1:2020-05 — Ausgaben und Quellenstatus im Norm- und Quellenregister.
Status: Rechnerische Orientierung — das Ergebnis bewertet nur das genannte rechnerische Einzelkriterium und ersetzt weder Messung noch Planung durch eine Elektrofachkraft.