Kostenlose Online-Rechner
Spannungsfall einer Leitung berechnen – Kupfer/Alu, 1~ und 3~
Spannungsfall berechnen aus Leiterquerschnitt, Länge, Strom und Material: Der Rechner nutzt den spezifischen Widerstand von Kupfer oder Aluminium und unterscheidet ein- und dreiphasige Systeme. Ergebnis in Volt und Prozent, damit du die Leitung gegen den Grenzwert prüfen kannst.
Danke für dein Feedback!
Du multiplizierst den Strom mit dem Widerstand der Leitung, der sich aus einfacher Leitungslänge, Querschnitt und der Leitfähigkeit des Leitermaterials ergibt; bei Wechselstrom kommt der Faktor für Hin- und Rückleiter, bei Drehstrom der Verkettungsfaktor hinzu. Anschließend setzt du das Ergebnis ins Verhältnis zur Nennspannung, um den prozentualen Spannungsfall zu erhalten.
In Wohngebäuden sieht DIN 18015-1 höchstens 3 % Spannungsfall vom Zähler bis zum Verbraucher vor, bei 230 V also 6,9 V. DIN VDE 0100-520 Anhang G empfiehlt ab dem Beginn der Anlage 3 % für Beleuchtung und 5 % für andere Verbraucher. Der Rechner prüft gegen 3 % und zeigt den Mindestquerschnitt, der diesen Wert einhält.
Das hängt von Strom und Querschnitt ab. Bei 16 A, Kupfer und höchstens 3 % Spannungsfall sind mit 1,5 mm² rund 18 m möglich, mit 2,5 mm² rund 30 m und mit 4 mm² rund 48 m. Bei nur 10 A Last reichen 1,5 mm² für etwa 29 m. Der Rechner zeigt dir für Länge und Strom den Mindestquerschnitt, der die 3 % einhält, gibt ab 3 % einen Hinweis und empfiehlt ab 5 %, den Querschnitt zu vergrößern.
Ein 5 × 2,5 mm² Kabel ist eine Drehstromleitung. Bei 400 V, 16 A je Phase und höchstens 3 % Spannungsfall darf sie aus Kupfer rund 60 m lang sein, bei 32 A nur rund 30 m. Für längere Strecken brauchst du 4 oder 6 mm². Im Rechner stellst du dafür „Drehstrom (3~)“ und 400 V ein; er rechnet mit dem Faktor √3 statt 2.
Mit Verlängerungskabel ja, sofern Querschnitt und Länge zur Last passen. Eine 25-m-Kabeltrommel mit 1,5 mm² verliert bei 16 A schon 9,5 V, also 4,1 %; mit 2,5 mm² sind es 2,5 %. Kabeltrommeln unter Last immer ganz abrollen, sonst erhitzen sie sich. Fest verlegte Leitungen verlängert nur ein eingetragener Elektrofachbetrieb. Der Rechner zeigt den Spannungsfall, ob eine Installation zulässig ist, prüft er nicht.
Ein 3 × 1,5 mm² Kabel aus Kupfer darf bei 16 A Last und höchstens 3 % Spannungsfall rund 18 m lang sein, bei 10 A etwa 29 m. Rechnerisch gilt: Länge = 3 % × 230 V × 56 × 1,5 mm² ÷ (2 × Strom). Wird es länger, brauchst du 2,5 mm² oder eine kleinere Sicherung. Der Spannungsfallrechner zeigt dir für deine Länge den passenden Mindestquerschnitt.
Wer schon einmal eine Zuleitung zum Gartenhaus, zur Garage, zur Werkstatt oder zur Wallbox in der Einfahrt geplant hat, kennt das Problem: Der Automat schützt zwar zuverlässig vor Überstrom, aber bei 30, 50 oder gar 80 Metern Kabellänge sackt die Spannung am Ende der Leitung spürbar ab. Die Folge sind flackernde LEDs, tickende Relais, eine Wallbox, die ihre Ladeleistung reduziert, oder ein Motor, der überhitzt, weil er bei zu niedriger Spannung mehr Strom zieht. Genau hier setzt der Spannungsfall-Rechner an: Er berechnet, wie viel Volt auf einer bestimmten Leitungslänge verloren gehen, und ermittelt umgekehrt den minimalen Kabelquerschnitt, mit dem der Grenzwert von 3 % eingehalten wird. Anders als die reine Strombelastbarkeit aus der Tabelle des Kabelherstellers berücksichtigt dieser Rechner also den tatsächlichen Praxisfall langer Strecken, bei dem nicht die Erwärmung, sondern der Spannungsfall das begrenzende Kriterium ist.
Der Spannungsfall dU hängt von der Leitungslänge L, dem fließenden Strom I, dem Leistungsfaktor cos φ, der Leitfähigkeit κ (kappa) des Leitermaterials und dem Leiterquerschnitt A ab. Für einphasige Wechselstromkreise (1~) gilt:
dU = (2 × L × I × cos φ) / (κ × A)
Für dreiphasige Drehstromkreise (3~) wird der Faktor 2 durch die Wurzel aus 3 ersetzt:
dU = (√3 × L × I × cos φ) / (κ × A)
Die Leitfähigkeit κ beträgt für Kupfer 56 m/(Ω·mm²) und für Aluminium 35 m/(Ω·mm²) – Aluminium leitet also deutlich schlechter, was bei gleicher Länge einen größeren Querschnitt erfordert. Der relative Spannungsfall in Prozent ergibt sich aus dU% = dU / U × 100, wobei U die Nennspannung ist (230 V bei 1~, 400 V bei 3~).
Ist statt des Stroms nur die Leistung P bekannt, lässt sich der Strom vorab berechnen: einphasig I = P / (U × cos φ), dreiphasig I = P / (√3 × U × cos φ). Soll umgekehrt der minimale Querschnitt für einen bestimmten Zielwert wie 3 % ermittelt werden, wird die Formel nach A umgestellt: A = (Faktor × L × I × cos φ) / (κ × U × 0,03), wobei der Faktor 2 oder √3 je nach Stromart ist. Das Ergebnis wird auf den nächstgrößeren Normquerschnitt (1,5, 2,5, 4, 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150 mm²) aufgerundet, da Kabel nur in diesen genormten Stufen erhältlich sind.
Beispiel 1 – Gartenhaus mit Beleuchtung: Ein Steckdosenkreis führt 35 Meter vom Verteiler zum Gartenhaus, einphasig, 10 A Laststrom, cos φ = 1, Kupferkabel mit 1,5 mm². Berechnung: dU = (2 × 35 × 10 × 1) / (56 × 1,5) = 700 / 84 ≈ 8,3 V. Bezogen auf 230 V ergibt das etwa 3,6 % – das liegt bereits über dem Richtwert von 3 % für Beleuchtung (DIN VDE 0100-520 Anhang G) und über den 3 %, die DIN 18015-1 in Wohngebäuden für die ganze Strecke vom Zähler bis zum Verbraucher vorsieht. Ein Sprung auf 2,5 mm² senkt den Spannungsfall auf rund 2,2 %.
Beispiel 2 – Wallbox in der Garage: Eine 11-kW-Wallbox hängt an einer 3~-Zuleitung von 45 Metern Länge, cos φ = 0,95. Der Strom errechnet sich aus I = 11.000 / (√3 × 400 × 0,95) ≈ 16,7 A. Mit einem Kupferkabel von 6 mm² ergibt sich dU = (√3 × 45 × 16,7 × 0,95) / (56 × 6) ≈ 3,7 V, also nur 0,92 % bei 400 V – deutlich unter den Richtwerten von 3 und 5 %. Hier zeigt sich, wie stark der Querschnitt den Spannungsfall bei Drehstrom entlastet.
Beispiel 3 – Werkstatt mit Aluminiumkabel: Eine ältere Alu-Leitung mit 10 mm² versorgt eine Werkstatt über 60 Meter, einphasig, 20 A, cos φ = 0,9. dU = (2 × 60 × 20 × 0,9) / (35 × 10) = 2.160 / 350 ≈ 6,17 V, entsprechend 2,7 % bei 230 V. Das liegt noch im Rahmen für allgemeine Stromkreise, zeigt aber, warum Aluminiumleitungen bei gleicher Länge deutlich dickere Querschnitte benötigen als Kupfer.
| Anwendung | Spannungsfall höchstens | Quelle |
|---|---|---|
| Beleuchtung, ab Beginn der Anlage (öffentliches Niederspannungsnetz) | 3 % | DIN VDE 0100-520 Anhang G (= IEC 60364-5-52), BS 7671 Anhang 4 – Empfehlung |
| Andere Verbraucher, ab Beginn der Anlage (öffentliches Niederspannungsnetz) | 5 % | DIN VDE 0100-520 Anhang G (= IEC 60364-5-52), BS 7671 Anhang 4 – Empfehlung |
| Zähler bis Verbraucher in Wohngebäuden | 3 % | DIN 18015-1 |
| Hausanschluss bis zum Zähler | 0,5 % | TAB der Netzbetreiber |
| Endstromkreis (US) | 3 % | NEC 210.19(A), Informational Note |
| Zuleitung plus Endstromkreis (US) | 5 % | NEC 215.2(A), Informational Note |
In Deutschland gelten für Wohngebäude die Planungsvorgaben der DIN 18015-1 und die technischen Anschlussbedingungen (TAB) der Netzbetreiber. Die Werte aus DIN VDE 0100-520 Anhang G sind Empfehlungen ab dem Beginn der Anlage; BS 7671 nennt dieselben Werte, der NEC ähnliche. Der Rechner selbst prüft immer gegen 3 % und meldet zusätzlich, wenn 5 % überschritten sind.
Bei kurzen Strecken reicht meist der Querschnitt, der auch die Strombelastbarkeit sicherstellt. Ab etwa 15 bis 20 Metern Länge wird jedoch oft der Spannungsfall zum limitierenden Faktor, lange bevor die Leitung sich unzulässig erwärmt. Ein zu großer Spannungsfall führt zu Leistungsverlusten, Flackern bei Leuchten, reduzierter Ladeleistung bei Wallboxen und vorzeitigem Verschleiß bei Motoren.
Bei dreiphasigem Anschluss mit 400 V, 16,7 A, cos φ = 0,95 und einem Zielwert von 3 % reicht rechnerisch schon 2,5 mm² Kupfer: Der Spannungsfall liegt dann bei knapp 2 %. Viele Elektrofachbetriebe verlegen trotzdem 4 oder 6 mm², um Reserven für Häufung, Verlegeart oder eine spätere 22-kW-Box zu haben. Der Rechner zeigt für die konkrete Länge und Last den aufgerundeten Normquerschnitt.
Der Hausanschluss versorgt die gesamte Installation, sodass sich Spannungsfälle aus mehreren nachgeschalteten Stromkreisen addieren. Die TAB begrenzen ihn deshalb auf etwa 0,5 %, damit am Ende der längsten Leitung im Haus noch genügend Spannungsreserve für die 3 % bleibt, die DIN 18015-1 vom Zähler bis zum Verbraucher vorsieht.