Leitungsdimensionierung formel

Die richtige Auswahl von Kabel und Leitungen: Leitungslänge und Leiterquerschnitt berechnen

Bei der Elektroinstallation in Neubauten oder im Sanierungsfall, kann und darf keine x-beliebige Kabel verwendet werden. Ausschlaggebend für die Verwendung einer Führung ist ihre Strombelastbarkeit. Die Strombelastbarkeit der Leitung oder des Kabels ist abhängig von der Art die Leitung, der Verlegeart und der zulässigen Betriebstemperatur am Leiter. Dies ist in der DIN VDE 0298-4, Tabelle A1 und Tabelle A2, geregelt.

Nicht ohne Grund zählt die Installation von elektrischen Anlagen zu den meisterpflichtigen Gewerken in Deutschland. Das heißt, dass das Elektroinstallation von einem Meisterbetrieb durchgeführt werden muss. Wer als geübter Heimwerker dennoch einige der Arbeiten weg dem Elektriker-Handwerk durchführen möchte, sollte dies unbedingt im Vorfeld mit einem Fachbetrieb abstimmen.

Leitungsquerschnitt berechnen

Noch vor der eigentlichen Elektroinstallation ist es deshalb wichtig an wissen, welcher Belastung die Leitung oder das Kabel während des Betriebs der angeschlossenen Verbraucher ausgesetzt ist. So muss im Vorfeld der Installation der maximale Spannungsfall berücksichtigt werden, um so den benötigten Leitungsquerschnitt berechnen zu können. Schließlich soll der Verbraucher störungsfrei betrieben werden.

Noch wichtiger als der störungsfreie Betrieb des Verbrauchers, ist die mögliche Erwärmung der Leitung, das in letzter Konsequenz sogar zum Kabelbrand führen kann, wenn der falsche Leitungsquerschnitt verwendet wird. Jede Führung besitzt einen natürlichen Widerstand, auch wenn dieser sehr klein ist, und jeder Widerstand bedeutet Wärmeentwicklung. Die Querschnitt der Leitung hat die Aufgabe, den Stromfluss mit möglichst wenig Widerstand zu ermöglichen.

Regel: Mit steigendem Leitungsquerschnitt sinkt gleichzeitig der Leitungswiderstand!

Der zulässige Querschnitt ist mit folgender Formel zu berechnen:

• A = Leitungsquerschnitt
• L = Leitungslänge
• I = Strom in A
• cosϕ = Leistungsfaktor
• γ = Leitfähigkeit
• ∆U = Spannungsabfall in V

Der Nennstrom I und Wirkungsgrad cosϕ sollten in der Anleitung oder an dem Typenschild des Verbrauchers angegeben sein. Alternativ erlaubt sich der Strom bei bekannter Leistung und Spannung auch berechnen. Bei Gleichstromanlagen ist kein cosϕ angegeben, weil dieser hier stets 1,0 beträgt und somit in der Berechnung entfallen kann.

Die Länge der Führung L wird entlang des Leitungsverlaufs gemessen und in Metern angegeben. Bei Gleichstrom und einphasigem Wechselstrom wird die Länge mit 2 multipliziert, weil der Strom in den Leitern L und N jeweils hin- und zurückfließt. Bei Drehstrom wird die Länge nicht mit 2 multipliziert, sondern mit dem Verkettungsfaktor 1,732 (Fixwert). Er berücksichtigt das Zusammenwirken der drei Phasen (L1, L2, L3), weil der Strom hier nicht einfach hin- und zurückfließt.

Die Leitfähigkeit γ hängt vom verwendeten Material in der Leitung ab. Die üblichen Kupferleitungen haben den Wert 56.

Der zulässige Spannungsfall ∆U bezeichnet den Anteil die Eingangsspannung, welcher über der Leitung maximal abfallen darf. Dieser maximale Spannungsfall ist in Deutschland generell mittels 3% festgelegt. Dies bedeutet bei 230 V einer Spannungsabfall von 6,9 V, bei 400 V einer Spannungsabfall von 12 V.

Der berechnete Wert aus dieser Formel muss nun zum nächst größeren verfügbaren Leitungsquerschnitt aufgerundet werden. Die üblichen kommerziell erhältlichen Querschnitte sind: 1,5 mm², 2,5 mm², 4 mm², 6 mm², 10 mm², 16 mm², 25 mm², 35 mm², 50 mm².

Leitungslänge berechnen

Bei die Elektroinstallation in Neubauten oder im Sanierungsfall, kann und darf keine x-beliebig lange Elektroleitung verwendet werden. Eine zu lange Leitung oder Kabel kann dazu leiten, dass der angeschlossene Verbraucher nicht störungsfrei betrieben wird oder sich die Leitung, bis hin zum Kabelbrandung, erwärmt. Jede Leitung besitzt einen natürlichen Widerstand, auch wenn dieser sehr klein ist, und jeder Widerstreit bedeutet Wärmeentwicklung.

Wird der Kabelquerschnitt im Vorfeld der Elektroanlage festgesetzt, kann das Kabel nicht unendlich lang ausgewählt werden. Durch die nachstehende Formel kann die maximale Kabellänge berechnet werden:

• L = Leitungslänge in m
• A = Leiterquerschnitt in mm²
• I = Strom in A
• cosϕ = Leistungsfaktor
• γ = Leitfähigkeit
• ∆U = Spannungsfall in V

Der Leitungsquerschnitt wurde vorab festgesetzt. Die üblichen kommerziell erhältlichen Querschnitte sind: 1,5 mm², 2,5 mm², 4 mm², 6 mm², 10 mm², 16 mm², 25 mm², 35 mm², 50 mm².

Die Leitfähigkeit γ hängt vom verwendeten Material in der Leitung ab. Die gängigen Kupferdrähte haben den Wert 56.

Der zulässige Spannungsfall ∆U bezeichnet den Anteil der Eingangsspannung, welcher über der Führung maximal abfallen darf. Dieser maximale Spannungsfall ist in Deutschland generell mit 3% festgelegt. Dies bedeutet bei 230 V ein Spannungsabfall von 6,9 V.

Nennstrom I und Wirkungsgrad cosϕ sollten in der Anleitung oder auf dem Typenschild des Verbrauchers angegeben sein. Alternativ lässt sich der Strom bei bekannter Leistung und Spannung berechnen. Bei Gleichstromanlagen ist kein cosϕ angegeben, weil dieser hier stets 1,0 beträgt und somit in der Berechnung entfallen kann.

Um die zulässige Dauer der Leitung oder des Kabels zu ermitteln, wird bei Gleichstrom und einphasigem Wechselstrom die Länge durch 2 dividiert, weil der Strom in den Leitern L und N jeweils hin- und zurückfließt. Bei Drehstrom wird die Länge nicht durch mit 2, sondern durch den Verkettungsfaktor 1,732 (Fixwert) dividiert. Er berücksichtigt das Zusammenwirken der drei Phasen (L1, L2, L3), weil der Strom in diesem Fall nicht einfach hin- und zurückfließt.