Spannungsabfall-Rechner

So funktioniert es

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   AWG-Querschnitt und Leitermaterial wählen

   Wähle den verbauten oder geplanten AWG-Querschnitt und entscheide zwischen Kupfer und Aluminium. Aluminium ist in den meisten Vorschriften unterhalb von 12 AWG nicht zugelassen.

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   Länge, Strom, Spannung und Phase eintragen

   Gib die einfache Leitungslänge in Fuß, den Laststrom in Ampere, die Nennspannung des Kreises sowie an, ob der Kreis Gleichstrom, Einphasenwechselstrom oder Drehstrom ist.

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   Abfall gegen die 3-%-Leitlinie prüfen

   Lies den Spannungsabfall in Volt und Prozent sowie die an der Last ankommende Spannung ab. Der Rechner markiert Abfälle über 3 % als außerhalb der NEC-Empfehlung.

Spannungsabfall: Warum lange Leitungen Motoren zerstören

Zieh 100 Fuß Kupfer 12 AWG zu einer Last von 20 A und du verlierst 7,7 V. In einem 120-V-Kreis sind das 6,4 % Abfall, deutlich über den 3 %, die der NEC empfiehlt, und genug, um einer Glühlampe rund 19 % Helligkeit zu nehmen und einem Motor das Anzugsmoment zu rauben. Jeder Fuß Leitung zwischen Verteiler und Last ist ein kleiner Widerstand, der Spannung aus dem Kreis zieht. Für Gleichstrom und Einphasenwechselstrom gilt U = 2 × I × R × L. Der Faktor 2 berücksichtigt den Hin- und Rückweg über Außen- und Neutralleiter. Symmetrische Drehstromkreise rechnen mit U = √3 × I × Z × L auf Außenleiter-Basis. Der spezifische Widerstand von Kupfer beträgt 1,68 × 10⁻⁸ Ω·m bei 20 °C, der von Aluminium 2,82 × 10⁻⁸ Ω·m, was Aluminium rund 59,6 % der Leitfähigkeit von Kupfer gibt. Metalle werden beim Erwärmen widerstandsfähiger. Ein Leiter, der nahe seiner Isolationsgrenze bei 75 °C betrieben wird, hat etwa 22 % höheren Widerstand als derselbe Leiter bei 20 °C. Rechner, die die Temperatur ignorieren, unterdimensionieren deshalb systematisch. NEC 210.19 Informational Note No. 4 empfiehlt höchstens 3 % Abfall auf einem Endstromkreis und höchstens 5 % kombiniert für Zuleitung plus Endstromkreis. Das sind Empfehlungen, keine bindende Vorschrift in den meisten Abschnitten, aber Motoren, LED-Treiber und Elektronik haben reale Toleranzen unterhalb dieser Werte. Die einfachste Abhilfe ist ein Querschnitt mehr. Jede Stufe senkt den Widerstand um rund 21 %.

Typische Stolperfallen

• Einfache Leitungslänge bei Einphasenkreisen verwenden. Der Strom geht hin und zurück über Außen- und Neutralleiter, die Formel lautet U_abfall = 2 × I × R_pro_Fuß × L_einfach. Ohne den Faktor 2 rechnet eine 100-Fuß-Leitung mit der Hälfte ihres echten Abfalls.

• Außenleiter- und Sternspannung bei Drehstrom verwechseln. Symmetrischer Drehstrom rechnet mit U_abfall = √3 × I × Z × L auf Außenleiter-Basis (ohne Faktor 2). Unsymmetrische oder einphasige Abgänge eines Drehstromverteilers nutzen weiter die 2 × L-Formel.

• Betriebstemperatur ignorieren. Kupfer steigt um rund 0,4 % pro °C. Ein Leiter an seiner 75-°C-Grenze hat 22 % höheren Widerstand als der Tafelwert bei 20 °C; ein berechneter 3-%-Abfall wird unter Volllast zu 3,7 %. NEC Kapitel 9 Tabelle 8 mit der zu erwartenden Betriebstemperatur verwenden.

• Die 3-%-Empfehlung für Endstromkreise als Vorschrift behandeln. NEC 210.19 Informational Note No. 4 und 215.2 empfehlen 3 % bzw. 5 % kombiniert, aber informative Anmerkungen sind kein verbindlicher Code. Motoren, LED-Treiber und Elektronik verlangen oft engere Toleranzen.

• Nur nach Belastbarkeit dimensionieren. Eine 100-Fuß-Leitung mit 20 A in 12 AWG erfüllt die Ampacity, verliert aber 6,4 % bei 120 V. Spannungsabfall ist ein getrennter Check und bei langen Strecken fast immer der ausschlaggebende.

Häufig gestellte Fragen

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