AWG-Leitungsquerschnitt-Tabelle: der vollständige Leitfaden zur American Wire Gauge

Ein einzelner Kupferleiter in 14 AWG hat bei 20 °C einen Widerstand von etwa 2,525 Ohm pro tausend Fuß. Verdoppeln Sie die Länge auf 2.000 Fuß und Sie haben 5 Ohm, genug, um an einem 15-A-Stromkreis mehr als 10 Volt abfallen zu lassen, bevor die Leitung überhaupt die Last erreicht. Diese Zahl ist nicht willkürlich. Sie folgt aus einer Formel, die 1857 in Providence, Rhode Island festgelegt wurde, und jede heute in Nordamerika verkaufte Installationsleitung gehorcht ihr noch immer.

American Wire Gauge (AWG), auch als Brown-&-Sharpe-Gauge bekannt, wurde 1857 von der Brown & Sharpe Manufacturing Company standardisiert. Es ersetzte einen Flickenteppich proprietärer Gauge-Systeme, die die herstellerübergreifende Leitungsauswahl praktisch unmöglich machten. Das dort definierte System ist geometrisch, berechenbar und erlaubt, sobald man die Formel kennt, jede Durchmesser-, Querschnitts- und Widerstandszahl der Tabelle von Grund auf abzuleiten.

Was AWG tatsächlich misst

AWG misst den Durchmesser runder, massiver, nichteisenhaltiger elektrischer Leiter. Die Gauge-Nummer selbst ist ein Schrittzähler auf einer geometrischen Progression, keine lineare Messung, weshalb kleinere Nummern dickeren Drähten entsprechen. Die stärkste Standardgröße, 0000 AWG (geschrieben 4/0 und „four-aught" gesprochen), hat 0,4600 Zoll (11,684 mm) Durchmesser. Die dünnste in der Standardtabelle, 40 AWG, hat 0,00314 Zoll (0,0799 mm). Das Verhältnis zwischen diesen beiden Extremdurchmessern ist exakt 1:92, verteilt auf 39 Schritte von Gauge 36 bis Gauge 0000.

Jeder AWG-Durchmesser lässt sich aus einer einzigen Formel berechnen:

d(n) = 0,005 inch × 92^((36 − n) / 39)
     = 0,127 mm × 92^((36 − n) / 39)

Für 0000 AWG wird der Exponent zu n = −3, und Sie erhalten genau 0,4600 Zoll. Für 36 AWG ist der Exponent null und d = 0,005 Zoll exakt. Die Wahl von 92 als Durchmesserverhältnis war kein Zufall. Es wurde so gewählt, dass eine Änderung um 3 Gauge-Nummern die Querschnittsfläche ungefähr verdoppelt und eine Änderung um 10 Gauge-Nummern den Durchmesser flächenmäßig etwa verzehnfacht (genauer: um den Faktor 10,1). Beide Daumenregeln sind an der Werkbank nützlich: drei Gauge-Nummern runter, etwa doppelt so viel Kupfer.

Die Querschnittsfläche folgt einer parallelen Formel, weil die Fläche quadratisch mit dem Durchmesser skaliert:

A(n) = (π/4) × d(n)²
     ≈ 0,012668 mm² × 92^((36 − n) / 19,5)

In den USA und Kanada ist die althergebrachte Einheit für den Leiterquerschnitt das circular mil. Ein circular mil ist die Fläche eines Kreises mit einem Mil (0,001 Zoll) Durchmesser, was etwa 5,067 × 10⁻⁴ mm² entspricht. Für größere Leiter verwendet die Tabelle kcmil (tausend circular mils), in älteren Texten manchmal MCM geschrieben. Ein 250-kcmil-Leiter hat beispielsweise einen Querschnitt von 126,7 mm², größer als 4/0 AWG, aber kleiner als die nächste seilaufbauseitige Größe.

Die vollständige AWG-Tabelle

Werte für massiven runden Kupferleiter bei 20 °C. Der Durchmesser ist auf 4 signifikante Stellen gerundet, wie die Norm empfiehlt. Die Ampacity-Spalte verwendet NEC 310.16 für 75 °C-Isolation (THWN, XHHW) im Leerrohr, nicht in freier Luft. NEC 240.4(D) begrenzt die Schutzschalter bei den kleinsten Haushaltsgrößen zusätzlich.

Werte über 4/0 AWG werden direkt in kcmil angegeben: 250 kcmil, 350 kcmil, 500 kcmil und so weiter. Ein „5/0" ist im normalen Sprachgebrauch nicht vorhanden.

Umrechnung AWG zu metrisch (mm²)

Außerhalb Nordamerikas wird Kabel direkt in mm² spezifiziert. Eine saubere 1:1-Zuordnung von AWG zu mm² gibt es nicht, weil die AWG-Schritte nicht mit der normierten IEC-60228-mm²-Reihe (1,5, 2,5, 4, 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120 mm²) fluchten. Die übliche Regel lautet, die nächstgrößere IEC-Größe zu wählen, um bei der Strombelastbarkeit auf der sicheren Seite zu bleiben.

Die gängigen Paarungen im Wohnbereich lohnen sich auswendig zu wissen:

• 14 AWG ≈ 2,08 mm² (IEC-Äquivalent: 2,5 mm²)
• 12 AWG ≈ 3,31 mm² (IEC-Äquivalent: 4 mm²)
• 10 AWG ≈ 5,26 mm² (IEC-Äquivalent: 6 mm²)
• 8 AWG ≈ 8,37 mm² (IEC-Äquivalent: 10 mm²)
• 6 AWG ≈ 13,3 mm² (IEC-Äquivalent: 16 mm²)
• 4 AWG ≈ 21,2 mm² (IEC-Äquivalent: 25 mm²)
• 2 AWG ≈ 33,6 mm² (IEC-Äquivalent: 35 mm²)
• 1/0 AWG ≈ 53,5 mm² (IEC-Äquivalent: 50 mm², bei 95 °C aufrunden)
• 4/0 AWG ≈ 107,2 mm² (IEC-Äquivalent: 95 oder 120 mm²)

Litzen komplizieren die Sache etwas. Ein feindrähtiger Leiter hat kleine Luftspalte zwischen den Einzeldrähten, sodass sein Gesamt-Außendurchmesser größer ist als der eines massiven Drahtes gleicher AWG-Nummer, obwohl der leitende Querschnitt identisch ist. Für die Kabelkanalfüllung nutzen Sie den Litzen-Außendurchmesser; für die Strombelastbarkeit die AWG-Nummer.

Wie man den Leitungsquerschnitt für ein reales Projekt wählt

Die Wahl des Querschnitts ist meist ein Spannungsfallproblem, kein Strombelastbarkeitsproblem. Die NEC-Ampacity-Tabellen sagen Ihnen, wie viel Strom die Leitung führen kann, ohne dass sich die Isolierung überhitzt, aber sie garantieren nicht, dass die Spannung an der Last brauchbar ist. Bei langen Leitungswegen dominiert der Spannungsfall.

Beispiel: eine Unterverteilung in einer freistehenden Garage, 150 Fuß vom Hauptverteiler entfernt, gespeist bei 240 V, erwartete Dauerlast 40 A.

Schritt 1. Prüfen Sie zuerst die Strombelastbarkeit. Aus der obigen Tabelle ist 8 AWG Kupfer bei 75 °C für 50 A zugelassen. Das deckt 40 A mit Reserve ab, also ist 8 AWG die Ampacity-Untergrenze.

Schritt 2. Berechnen Sie den Spannungsfall. Der Widerstand eines Einzelleiters in 8 AWG beträgt 0,6282 Ω/1000 ft. Der Strom fließt 150 Fuß hin und 150 Fuß zurück, die Gesamtschleifenlänge beträgt also 300 Fuß. Schleifenwiderstand: 0,6282 × 300 / 1000 = 0,1885 Ω. Bei 40 A beträgt der Spannungsfall 40 × 0,1885 = 7,54 V, also 3,1 Prozent von 240 V. Der NEC empfiehlt, den Spannungsfall am Speiseleitung unter 3 Prozent und am Endstromkreis ebenfalls unter 3 Prozent zu halten, mit insgesamt 5 Prozent als Obergrenze. Bei 3,1 Prozent allein auf der Speiseleitung ist 8 AWG bereits knapp, sobald Sie die Endstromkreise dahinter hinzuzählen.

Schritt 3. Eine Handelsgröße raufgehen. 6 AWG hat 0,3951 Ω/1000 ft. Der Schleifenwiderstand wird zu 0,3951 × 300 / 1000 = 0,1185 Ω. Der Fall bei 40 A beträgt 4,74 V oder 1,98 Prozent. Das lässt komfortablen Spielraum für die Endstromkreise in der Garage. 6 AWG ist die richtige Antwort.

Bevor Sie einer Daumenregel vertrauen, rechnen Sie die Zahlen durch den Leitungsquerschnitt-Rechner und prüfen Sie gegen den Spannungsfall-Rechner. Für die zugrunde liegende V-=-IR-Arithmetik ist der Ohmsches-Gesetz-Rechner der schnellste Weg, einen einzelnen Zweig zu verifizieren.

Gängige Leitungsquerschnitte im Wohnbereich

Nordamerikanische Hausinstallationen stützen sich stark auf fünf Gauge-Größen. Zu wissen, wofür jede gedacht ist, ist nützlicher, als die ganze Tabelle auswendig zu lernen.

14 AWG ist der Standard für 15-A-Lichtstromkreise. Der NEC erlaubt 20 A reine Ampacity auf 75-°C-Kupfer, aber 240.4(D) begrenzt die Überstromsicherung für den Allgemeingebrauch auf 15 A, sodass der Schutzschalter die Grenze setzt, nicht die Leitung. Typische Anwendungen: Beleuchtung im Schlaf- und Wohnzimmer, Deckenventilatoren, Rauchmelder.

12 AWG versorgt 20-A-Allzweck-Steckdosenstromkreise, einschließlich der nach NEC 210.52(B) geforderten Küchen-Kleingerätestromkreise. Die Ampacity beträgt 25 A, aber die 240.4(D)-Regel hält sie auf 20 A. Viele Elektriker setzen bei allen Steckdosenleitungen standardmäßig auf 12 AWG, weil der Materialpreisunterschied gering und der Spannungsfall-Spielraum besser ist.

10 AWG trägt 30-A-Lasten: elektrische Wäschetrockner (NEMA 14-30), die meisten zentralen Klimageräte bis etwa 5 Tonnen und 240-V-Warmwasserbereiter in kleineren Häusern. Bei 75-°C-Kupfer beträgt die Ampacity 35 A, durch 240.4(D) auf 30 A begrenzt.

8 AWG ist die Standardwahl für 40- bis 50-A-Stromkreise. Standard-Standherde werden mit 8 AWG an einer NEMA-14-50-Steckdose verdrahtet. Level-2-E-Auto-Lader bei 40 A nutzen ebenfalls 8 AWG, wobei 6 AWG gängig ist, wenn der Weg lang ist oder der Installateur Reserve für spätere Aufrüstungen wünscht.

6 AWG bedient 50- bis 65-A-Stromkreise und ist die übliche Größe für die Einspeisung einer Unterverteilung in einer freistehenden Garage oder Werkstatt bei mäßiger Entfernung. Es ist ebenfalls üblich für elektrische Durchlauferhitzer und größere E-Auto-Lader.

4 AWG taucht bei 85 A auf, typischerweise für 100-A-Unterverteilungseinspeisungen und den Hausanschluss älterer kleiner Häuser. Moderne 200-A-Anschlüsse verwenden 4/0 Aluminium oder 2/0 Kupfer für die Hausanschlussleitungen.

Kupfer vs. Aluminium

Aluminium hat etwa 61 Prozent der Leitfähigkeit von Kupfer pro Volumen, was bedeutet, dass ein Aluminiumleiter einen größeren Querschnitt braucht, um denselben Strom zu führen. Die Daumenregel, die die meisten Elektriker verwenden, lautet: zwei Gauge-Größen größer beim Wechsel von Kupfer auf Aluminium, und die NEC-Tabellen bestätigen das: 2 AWG Aluminium ist bei 75 °C mit 90 A zugelassen, nahe der 85 A von 4 AWG Kupfer. Einen weiteren Schritt rauf und 1 AWG Aluminium schafft mit 100 A komfortabel das Kupfer-3-AWG-Äquivalent.

Eine andere Sichtweise: Die Aluminium-Ampacity beträgt etwa 78 Prozent der Kupfer-Ampacity bei gleicher Gauge-Nummer. Ein 8-AWG-Aluminiumleiter ist bei 75 °C mit 40 A zugelassen, gegenüber 50 A für 8 AWG Kupfer. Aluminium hat außerdem einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als Kupfer, was die Verbindungsausfälle verursachte, die der massiven Aluminium-Hausinstallation in den 1970er-Jahren einen schlechten Ruf einbrachten. Moderne Aluminium-Haus- und -Speiseleitungen verwenden Legierungen (AA-8000-Serie) und Antioxidationspaste an den Anschlüssen, was das Problem entschärft, und Aluminium bleibt Standard für Hausanschlusskabel und große Speiseleitungen, weil es pro gelieferten Ampere deutlich günstiger ist.

Für Endstromkreise innerhalb des Hauses ist Kupfer weiterhin Standard. Für Hausanschlüsse, Zähler-zu-Verteiler-Leitungen und lange Unterverteiler-Strecken ist Aluminium sowohl verbreitet als auch normkonform, wenn es richtig dimensioniert wird.

Wo AWG an Grenzen stößt

AWG deckt einen endlichen Bereich ab. Oberhalb von 4/0 werden Leiter direkt in kcmil dimensioniert, weil die geometrische Progression unhandliche gebrochene Gauge-Nummern erzeugt. Unterhalb von 40 AWG wird Draht so fein, dass die Norm eine feinere Auflösung als 0,01 Mil empfiehlt, und Spezialanwendungen (medizinische Elektroden, Wickeldraht, Mikroelektronik) verwenden eigene Tabellen.

AWG setzt außerdem Gleichstrom- oder Niederfrequenz-Wechselstromwiderstand voraus. Bei hohen Frequenzen konzentriert sich der Strom wegen des Skin-Effekts nahe der äußeren Oberfläche des Leiters, und der effektive Widerstand steigt. Bei einem massiven Kupferdraht bei 60 Hz ist der Skin-Effekt bis etwa 4/0 vernachlässigbar, aber bei wenigen MHz hat selbst 18 AWG einen spürbar höheren Wechselstrom- als Gleichstromwiderstand. Litzendraht (viele dünne isolierte Einzeldrähte miteinander verseilt) existiert genau, um dem in HF-Transformatoren und Induktionsheizspulen entgegenzuwirken, und seine AWG-Bewertung beschreibt jeden einzelnen Draht, nicht das Bündel.

Noch eine Stelle, an der AWG in die Irre führt: Litzendraht mit sehr vielen feinen Einzeldrähten (Schweißkabel, Batteriekabel) wird häufig mit „flexiblen" AWG-Bewertungen verkauft, die nicht direkt mit massivem AWG derselben Nummer austauschbar sind. Prüfen Sie immer das Datenblatt auf den tatsächlichen Querschnitt in mm² oder circular mils, wenn Sie Kabeltypen auf einem Stromkreis mischen.

Innerhalb ihres Auslegungsrahmens, der den Großteil der Elektroarbeiten in Nordamerika abdeckt, bestimmt die 1857er-Formel noch immer die Tabelle. Jede Zahl in der Liste ist nur 92 hoch einem einfachen Bruch. Sobald Sie das wissen, ist der Rest Arithmetik.