Kabelquerschnitt berechnen
Berechnen Sie den rechnerischen Mindestquerschnitt für einen vorgegebenen Spannungsfall bei Gleichstrom, einphasigem Wechselstrom oder Drehstrom. Das Modul wählt den nächsten üblichen Nennquerschnitt und zeigt Widerstand, Verlustleistung sowie tatsächlichen Spannungsfall dieses Querschnitts.
Leitungsstrecke
Die Länge ist der einfache Weg von Quelle zu Verbraucher. Für Gleich- und einphasigen Wechselstrom berücksichtigt die Formel Hin- und Rückleiter selbst.
Querschnitts-Protokoll
Nur Spannungsfallrechnung: Strombelastbarkeit, Schutzorgane und Abschaltbedingungen sind nicht geprüft.
Was dieser Kabelquerschnitt-Rechner kann
Der Rechner beantwortet eine klar begrenzte Frage: Welcher Leiterquerschnitt ist rechnerisch mindestens nötig, damit der ohmsch angenäherte Spannungsfall unter dem eingegebenen Prozentwert bleibt? Aus Material, einfacher Länge, Betriebsstrom, Nennspannung und System entsteht ein Rohwert in Quadratmillimetern. Danach wird auf den nächsten Wert einer üblichen Querschnittsreihe aufgerundet.
Eine Leitung muss aber mehrere Anforderungen gleichzeitig erfüllen. Sie muss thermisch belastbar sein, Kurzschlussströme aushalten, zum Schutzorgan passen, die Abschaltbedingung erfüllen, mechanisch geeignet sein und den jeweiligen Errichtungsnormen entsprechen. Ein größerer Querschnitt wegen Spannungsfall bedeutet nicht automatisch, dass alle anderen Prüfungen bestanden sind.
Die Ergebnisbox wiederholt diese Grenze deutlich. Verwenden Sie die Zahl für Vorplanung und Plausibilisierung, nicht als Installationsfreigabe.
Grundformel für Gleichstrom und Wechselstrom
Der Widerstand eines homogenen Leiters wird aus spezifischem Widerstand mal Länge geteilt durch Querschnitt angenähert. Bei Gleichstrom und einphasigem Wechselstrom fließt der Strom zur Last und über einen zweiten Leiter zurück. Deshalb geht die doppelte einfache Länge in die Schleife ein. Der Spannungsfall ist Strom mal Schleifenwiderstand.
Im voreingestellten Beispiel sind drei Prozent von 230 Volt gleich 6,9 Volt. Mit Kupfer, 25 Metern und 16 Ampere ergeben sich rechnerisch etwa 2,03 Quadratmillimeter. Die nächste eingebaute Nenngröße ist 2,5 Quadratmillimeter. Dafür beträgt der angenäherte Spannungsfall 5,60 Volt beziehungsweise 2,43 Prozent.
Kontaktwiderstände, Temperatur und Wechselstromreaktanz sind in dieser einfachen Rechnung nicht enthalten.
Drehstrom anders behandeln
Bei symmetrischem Drehstrom wird die Außenleiterspannung verwendet. Der rein widerstandsbezogene Spannungsfall enthält den Faktor Quadratwurzel aus drei. Das Modul multipliziert zusätzlich mit dem eingegebenen Leistungsfaktor cos φ. In einer vollständigen Wechselstromrechnung wird neben dem ohmschen Widerstand auch die induktive Reaktanz mit sin φ berücksichtigt. Diese fehlt hier.
Bei langen Leitungen, großen Querschnitten, niedrigen Leistungsfaktoren oder empfindlichen Anlagen kann das Weglassen der Reaktanz relevant sein. Dann ist eine fachgerechte Impedanzrechnung erforderlich. Unsymmetrische Belastung, Neutralleiterströme und Oberschwingungen können ebenfalls nicht durch eine einzige symmetrische Formel beschrieben werden.
Wählen Sie Drehstrom nur, wenn Spannung und Strom passend zum Außenleitersystem angegeben sind. Ein 400-Volt-Drehstromkreis ist nicht mit einer 230-Volt-Einphasenlast gleichzusetzen.
Kupfer und Aluminium
Das Modell nutzt 0,0175 Ohm-Quadratmillimeter pro Meter bei ungefähr 20 Grad Celsius.
Das Modell nutzt 0,0282 Ohm-Quadratmillimeter pro Meter und benötigt bei gleicher Aufgabe mehr Querschnitt.
Der Leiterwiderstand steigt bei Erwärmung. Der angezeigte Spannungsfall ist daher kein garantierter Betriebswert bei hoher Temperatur.
Materialauswahl betrifft mehr als den spezifischen Widerstand. Anschlusstechnik, Klemmenzulassung, Oxidschicht, Mindestquerschnitte, mechanische Beanspruchung und Übergänge zwischen Metallen müssen geeignet sein. Aluminium darf nicht wie Kupfer in beliebige Klemmen eingesetzt werden. Fachgerechte Verbindungstechnik ist Teil der Planung.
Die Materialkonstanten sind gerundete Rechenwerte. Kabelhersteller können für konkrete Leiterwiderstände Datenblätter angeben, die für eine genaue Verlustrechnung vorzuziehen sind.
Strombelastbarkeit wird nicht berechnet
Die zulässige Dauerstrombelastbarkeit hängt von Leiterwerkstoff, Isolierung, Umgebungstemperatur, Verlegeart, Zahl belasteter Adern, Häufung, Wärmedämmung und weiteren Faktoren ab. DIN VDE 0298-4 enthält Tabellen und Umrechnungsfaktoren für definierte Bedingungen. Eine frei in Luft verlegte Leitung kann eine andere Belastbarkeit haben als dieselbe Leitung im gedämmten Bauteil.
Der Spannungsfall-Rechner kennt keine Verlegeart und keine Isolationsklasse. Er kann daher niemals bestätigen, dass der ausgewählte Querschnitt 16, 32 oder mehr Ampere dauerhaft tragen darf. Auch der Nennstrom eines Leitungsschutzschalters ist nicht automatisch der reale Dauerstrom der Last.
Die Auslegung erfolgt mindestens in der Kette Betriebsstrom, Schutzeinrichtung und zulässige Strombelastbarkeit. Korrekturfaktoren können die Tabellenbelastbarkeit deutlich reduzieren. Diese Prüfung muss separat erfolgen.
Schutz gegen elektrischen Schlag und Kurzschluss
Im Fehlerfall muss eine Schutzeinrichtung innerhalb der geforderten Zeit abschalten. Dafür sind Netzimpedanz, Leitungslänge, Querschnitt, Schutzleiter, Charakteristik des Schutzorgans und Erdungssystem wichtig. Der normale Betriebsspannungsfall liefert keine vollständige Schleifenimpedanz und kann die Abschaltbedingung nicht bestätigen.
Ein Kurzschluss erzeugt hohe thermische und mechanische Beanspruchung. Der Leiterquerschnitt und die Abschaltzeit müssen zusammenpassen. Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen erfüllen bestimmte Schutzaufgaben, ersetzen aber nicht jede Überstrom- oder Leitungsdimensionierung. Selektivität und Ausschaltvermögen können zusätzlich relevant sein.
Bei Kleinspannung oder Batterieanlagen bleiben Kurzschlussströme ebenfalls gefährlich. Eine niedrige Spannung bedeutet nicht automatisch geringe Brandenergie. Sicherungen müssen nahe an der Quelle und passend zu Leitung sowie Anwendung geplant werden.
Erlaubten Spannungsfall sinnvoll wählen
Drei Prozent ist ein häufig verwendeter Planungswert für bestimmte Endstromkreise, aber keine universelle Zahl für jede Anlage und jeden Abschnitt. Die zulässige Gesamtstrecke kann sich aus mehreren Teilstrecken zusammensetzen: Netzanschluss, Verteilung, Unterverteilung und Endstromkreis. Wer jeden Abschnitt unabhängig mit dem gesamten Budget rechnet, überschreitet am Verbraucher möglicherweise den geplanten Gesamtwert.
Empfindliche Elektronik, Motoranlauf, Beleuchtung, Ladegeräte und lange Gleichstromleitungen können strengere Anforderungen haben. Ein hoher Anlaufstrom kann kurzzeitig einen deutlich größeren Spannungsfall erzeugen als der eingetragene Betriebsstrom. Umgekehrt darf ein beliebig großer Prozentwert nicht genutzt werden, um einen thermisch ungeeigneten kleinen Querschnitt zu rechtfertigen.
Dokumentieren Sie, auf welchen Anlagenabschnitt sich Länge und Prozentbudget beziehen. So bleibt die Planung prüfbar.
Einfache Länge und Leiterweg
Das Längenfeld erwartet den Weg von der Quelle bis zum Verbraucher. Bei einphasigem Strom und Gleichstrom verdoppelt die Formel diesen Wert für Hin- und Rückleiter. Geben Sie deshalb nicht bereits die Schleifenlänge ein; sonst würde sie nochmals verdoppelt. Bei Drehstrom ist die einfache Außenleiterlänge gemeint.
Die reale Verlegelänge ist meist größer als der Luftlinienabstand. Steigzonen, Bögen, Verteilerwege, Reserveschleifen und Anschlussenden gehören zur Leiterlänge. Messen Sie nach geplanter Route und legen Sie eine begründete Montagezugabe fest. Ein sehr knapper Wert kann den Spannungsfall unterschätzen.
Bei verzweigten Stromkreisen fließt nicht überall derselbe Strom. Jeder Abschnitt muss mit dem dort fließenden Laststrom berechnet werden. Das Modul modelliert eine einzige unverzweigte Strecke.
Übliche Nennquerschnitte und Aufrundung
| Bereich | Eingebaute Nennquerschnitte in mm² | Typische Planungsfrage |
|---|---|---|
| klein | 0,5 · 0,75 · 1 · 1,5 · 2,5 | Geräte- und Endstromkreis; Zulässigkeit gesondert prüfen |
| mittel | 4 · 6 · 10 · 16 · 25 · 35 · 50 | Zuleitung, Unterverteilung oder leistungsstarke Last |
| groß | 70 · 95 · 120 · 150 · 185 · 240 | Projektierung mit detaillierter Netz- und Verlegeprüfung |
Der Rechner rundet stets nach oben. Ein Rohwert von 2,03 Quadratmillimetern wird nicht auf 2,0 abgerundet, sondern auf 2,5. Dass ein Wert in der Liste steht, bestätigt jedoch nicht, dass der Querschnitt für die konkrete Kabelart verfügbar, normativ zulässig oder wirtschaftlich installierbar ist.
Liegt der Rohwert über 240 Quadratmillimetern, meldet das Modul, dass die eingebaute Reihe nicht ausreicht. Parallele Leitungen sind eine gesonderte Auslegung und dürfen nicht improvisiert werden.
Leitungsverlust und Energie
Die Ergebnisbox berechnet eine ohmsche Verlustleistung. Bei Gleich- und Einphasenstrom ist sie Strom zum Quadrat mal Schleifenwiderstand. Bei symmetrischem Drehstrom wird dreimal Strom zum Quadrat mal Widerstand eines Außenleiters verwendet. Diese Leistung wird im Leiter in Wärme umgesetzt.
Um eine Energieabschätzung zu erhalten, multiplizieren Sie Watt Verlust mit Betriebsstunden und teilen durch 1.000 für Kilowattstunden. 89,6 Watt über 1.000 Stunden entsprechen 89,6 kWh. Der reale Verlust ändert sich quadratisch mit dem Strom; halber Strom bedeutet nur ein Viertel der ohmschen Verlustleistung.
Ein größerer Querschnitt reduziert Widerstand und Verlust, kostet aber mehr Material und kann größere Anschlusstechnik verlangen. Eine Lebenszyklusbetrachtung vergleicht Investition, Betriebsstunden, Lastprofil und Energiepreis. Der Rechner liefert dafür nur den Verlust am eingetragenen Betriebspunkt.
Beispiel prüfen statt nur übernehmen
Bei 25 Metern einfacher Länge, 16 Ampere, 230 Volt, drei Prozent Spannungsfall und Kupfer entsteht ein Rohquerschnitt von etwa 2,03 Quadratmillimetern. Aufgerundet auf 2,5 Quadratmillimeter beträgt der Schleifenwiderstand in der 20-Grad-Näherung 0,35 Ohm. Daraus folgen 5,60 Volt Spannungsfall und ungefähr 89,6 Watt Leitungsverlust.
Diese Rechnung sagt ausdrücklich nicht, dass 2,5 Quadratmillimeter für jede Verlegeart, Absicherung und Umgebung geeignet ist. Ändern Sie die Länge auf 50 Meter: Der Rohquerschnitt verdoppelt sich, weil Widerstand proportional zur Länge ist. Verdoppeln Sie stattdessen den Strom, verdoppelt sich der erforderliche Querschnitt für denselben Spannungsfall, während Verluste bei unverändertem Querschnitt auf das Vierfache steigen.
Solche Varianten sind der beste Nutzen des Moduls: Zusammenhänge verstehen, bevor die vollständige Fachplanung beginnt.
Installation und Verantwortung in Deutschland
Elektrische Anlagen hinter der Hausanschlusssicherung müssen nach den anwendbaren Vorschriften und anerkannten Regeln der Technik errichtet, erweitert, geändert und instand gehalten werden. Nach § 13 Niederspannungsanschlussverordnung dürfen entsprechende Arbeiten außer durch den Netzbetreiber grundsätzlich nur durch ein in ein Installateurverzeichnis eingetragenes Installationsunternehmen ausgeführt werden; die Norm enthält begrenzte Ausnahmen für bestimmte Instandhaltungsarbeiten.
Auch außerhalb dieses Anwendungsbereichs sind elektrische Arbeiten lebens- und brandgefährlich. Spannungsfreiheit muss mit geeigneten Verfahren festgestellt, gegen Wiedereinschalten gesichert und nach Abschluss geprüft werden. Ein Onlinewert ist weder Qualifikationsnachweis noch Prüfprotokoll.
Sicherheitsgrenze: Dieses Modul berechnet nur einen vereinfachten Spannungsfall. Es prüft keine Strombelastbarkeit, Abschaltzeit, Kurzschlussfestigkeit, Schutzleiterdimensionierung, Isolierung, Häufung, Temperatur, Verlegeart, Spannungsfestigkeit oder nationale Installationsregel. Planung und Ausführung gehören in fachkundige Hände.
Häufige Fragen zum Kabelquerschnitt
Muss ich Hin- und Rückweg addieren?
Nein. Geben Sie die einfache Länge ein; bei Gleich- und Einphasenstrom verdoppelt die Formel den Leiterweg.
Reicht der empfohlene Querschnitt sicher aus?
Nicht automatisch. Er erfüllt nur das eingegebene Spannungsfallmodell; Strombelastbarkeit und Schutzbedingungen fehlen.
Warum braucht Aluminium mehr Querschnitt?
Aluminium besitzt einen höheren spezifischen Widerstand als Kupfer und erzeugt bei gleichem Querschnitt mehr Spannungsfall.
Ist drei Prozent immer zulässig?
Nein. Der zulässige oder geplante Wert hängt von Anlage, Abschnitt, Verbraucher und anzuwendenden Regeln ab.
Berücksichtigt der Rechner Motoranlauf?
Nur wenn Sie den betreffenden Strom als Szenario eintragen; dynamischer Anlauf, Reaktanz und Schutzverhalten werden nicht simuliert.
Darf ich nach dem Ergebnis selbst installieren?
Der Rechner erteilt keine Arbeitsfreigabe. Elektrische Anlagen müssen von qualifizierten und gegebenenfalls eingetragenen Fachbetrieben bearbeitet werden.