Spannungsfall berechnen: Rechner mit Längentabelle

VDE 0100-520 · DIN 18015-1

Netzart

Spannung U

Strom I

Länge l — einfach

Querschnitt A (mm²)

Leitermaterial

Leistungsfaktor cos φ

Zulässiger Spannungsfall

3 % nach DIN 18015-1 (Wohngebäude, ab Messeinrichtung) · 4 % nach DIN VDE 0100-520:2023-06 (ab Hausanschlusskasten bis zum Anschlusspunkt des Verbrauchsmittels) · 8 % ist KEIN Normwert, sondern ein großzügiger eigener Planwert.

Spannungsfall

– %

Strom, Länge und Querschnitt eingeben

☰ Wie lang darf die Leitung sein? (3 % Grenze)

Kupfer mit γ = 56 (Leiter 20 °C), cos φ = 1, einfache Leitungslänge bis zum Verbraucher, Grenze 3 % nach DIN 18015-1. Ein betriebswarmer Leiter leitet schlechter (γ bei 30 °C: 54, bei 70 °C: 46, Tabellenbuch S. 163), die zulässige Länge sinkt dann um bis zu rund 18 %. γ = 46 gilt für 70 °C Betriebstemperatur. Die Abschaltbedingung rechnet mit dem Faktor 1,24 (Kupfer etwa 80 °C), weil ihre Längen damit zur Tabelle in Beiblatt 2 zu DIN VDE 0100-520 passen (Tabellenbuch S. 158) — beide Werte sind für ihre Temperatur richtig. Die Werte sind also nicht in jedem Fall auf der sicheren Seite.

Die Tabelle bewertet nur den Spannungsfall. Ob der Querschnitt zulässig ist, entscheidet sich zusätzlich an der Strombelastbarkeit und an der Abschaltbedingung. Bei langen Wegen ist der Spannungsfall meist das strengste der drei Kriterien — aber eben nicht immer.

Formel und Normbezug

Der Spannungsfall beschreibt, wie viel Spannung auf dem Weg zum Verbraucher an der Leitung selbst verloren geht. Berechnet wird er über den Leitungswiderstand, zunächst rein ohmsch. Der induktive Anteil ist bei Installationsleitungen meist vernachlässigbar, bei großen Querschnitten und cos φ < 1 aber nicht — der Rechner zeigt ihn dann mit X' ≈ 0,08 mΩ/m zusätzlich an (ΔU = f · I · l · (cos φ / (γ · A) + X' · sin φ)):

Drehstrom: ΔU = √3 · l · I · cos φ / (γ · A)

Wechselstrom / DC: ΔU = 2 · l · I · cos φ / (γ · A)

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.

Grenzwerte

DIN VDE 0100-520:2023-06 legt für Verbraucheranlagen einheitlich 4 % fest — vom Hausanschlusskasten bis zum Anschlusspunkt des Verbrauchsmittels, also bis zur Steckdose oder zur Klemme beim Festanschluss. Die frühere Empfehlung der Ausgabe 2013 (Anhang G: 3 % für Beleuchtung, 5 % für übrige Verbraucher) ist gestrichen. In Wohngebäuden gilt zusätzlich DIN 18015-1: höchstens 3 % zwischen Messeinrichtung und Verbraucher. Beide Werte beziehen sich auf die ganze Strecke, nicht auf einen einzelnen Abschnitt. Belege zur Ausgabe 2023-06: Fachartikel bei elektro.net vom 05.07.2023 und die Änderungsliste bei DIN Media („Wert des Spannungsfalls eindeutig festgelegt“), siehe Quellen.

Warum ein zu großer Spannungsfall mehr als ein Komfortproblem ist

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.