Gratis online rekenmachines
Spanningsval van een kabel controleren – koper/aluminium, 1~ en 3~
Deze rekenmachine bepaalt de spanningsval van een kabel op basis van doorsnede, lengte, stroom en materiaal. Hij gebruikt de soortelijke weerstand van koper of aluminium en houdt rekening met zowel eenfase- als driefasesystemen.
De spanningsval volgt uit de wet van Ohm: ΔU = I × R, waarbij I de stroom door de kabel is en R de weerstand van de heen- en terugleiding samen. De kabelweerstand bereken je uit de lengte, de kerndoorsnede en de soortelijke weerstand van het geleidermateriaal (koper of aluminium).
Je kiest de doorsnede zo dat de spanningsval bij de verwachte belastingsstroom onder de toegestane grens blijft; daarvoor herschrijf je de spanningsvalformule naar de doorsnede A = (√3 × ρ × L × I × cos φ) / ΔU bij een driefasenaansluiting. Daarnaast moet de gekozen doorsnede ook de stroom kunnen dragen volgens de belastbaarheidstabel en de installatiemethode.
Bepaal eerst de weerstand van de kabel uit soortelijke weerstand, lengte en doorsnede, en vermenigvuldig die met de stroom. Bij eenfase reken je met de dubbele kabellengte (heen en terug), bij driefase gebruik je de factor √3.
De spanning bereken je met U = I × R als je stroom en weerstand kent, of met U = P / I als je vermogen en stroom kent. Voor een spanningsval geldt dezelfde relatie, alleen vul je dan de weerstand van de leiding in.
De basisformules zijn U = I × R (wet van Ohm), U = P / I (uit vermogen en stroom) en U = √(P × R). Voor de spanning aan het einde van een kabel geldt U_eind = U_bron − ΔU.
Het vermogen bereken je met P = U × I, dus je vermenigvuldigt de spanning met de stroom. Bij wisselspanning met een inductieve last komt daar nog de vermogensfactor cos φ bij: P = U × I × cos φ.
Dat hangt af van de spanning: deel het vermogen door de netspanning om de benodigde stroom te vinden en vergelijk die met de nominale waarde van de zekering. Ligt de berekende stroom boven de zekeringwaarde, dan schakelt de beveiliging af en heb je een zwaardere groep nodig.
De stroom bereken je met I = U / R of, uit het vermogen, met I = P / U. Bij driefasenbelasting geldt I = P / (√3 × U × cos φ).
Deel het vermogen in watt door de spanning in volt: I = P / U. Bij wisselstroom met een vermogensfactor deel je bovendien door cos φ, en bij driefase door √3 × U × cos φ.
Bij een tuinhuis, garage, carport met wallbox of een bouwkeet op afstand van de meterkast is de doorsnede van de kabel bijna nooit een probleem van stroomcapaciteit. Een kabel van 2,5 mm² kan prima 20 A verwerken – maar over 40 meter afstand kan de spanning zo veel zakken dat een lamp gaat flikkeren, een motor niet aanloopt of een laadpaal een foutmelding geeft. De spanningsval rekenmachine berekent exact hoeveel volt (en welk percentage) je verliest over een gegeven kabellengte, zodat je vooraf weet of je installatie voldoet aan de norm in plaats van dat je achteraf gaat zoeken naar de oorzaak van een storing.
De tool werkt voor zowel koper als aluminium geleiders, en voor zowel enkelfase (1~) als driefase (3~) voedingen. Je voert lengte, stroom (of vermogen), kabeldoorsnede en materiaal in, en krijgt direct het spanningsverlies in volt en in procent. Ook kun je omgekeerd berekenen welke minimale doorsnede nodig is om onder de 3%-grens te blijven.
Voor een enkelfase circuit (1~) gebruikt de calculator:
dU = (2 × L × I × cos φ) / (κ × A)
Voor een driefase circuit (3~) geldt:
dU = (√3 × L × I × cos φ) / (κ × A)
Het relatieve spanningsverlies wordt daarna berekend als:
dU% = (dU / U) × 100
Is alleen het vermogen bekend en niet de stroom? Dan rekent de calculator de stroom eerst om:
Wil je juist weten welke kabeldoorsnede je minimaal nodig hebt om onder een gewenste spanningsval (bijvoorbeeld 3%) te blijven, dan gebruikt de rekenmachine:
A = (factor × L × I × cos φ) / (κ × U × 0,03)
waarbij de factor 2 is bij enkelfase en √3 bij driefase. De uitkomst wordt automatisch afgerond naar de eerstvolgende standaard kabeldoorsnede: 1,5 – 2,5 – 4 – 6 – 10 – 16 – 25 – 35 – 50 – 70 – 95 – 120 – 150 mm².
Voorbeeld 1 – Tuinhuis met verlichting: Je legt een kabel van 35 meter naar een tuinhuis voor verlichting op 230V, koper, 2,5 mm², stroom 4 A, cos φ = 1. dU = (2 × 35 × 4 × 1) / (56 × 2,5) = 280 / 140 = 2,0 V. Dat is 2,0 / 230 × 100 = 0,87%. Ruim binnen de 3%-norm voor verlichtingscircuits.
Voorbeeld 2 – Wallbox in de garage: Een laadpaal op 32 A, driefase 400V, cos φ = 0,95, kabellengte 25 meter, koper 6 mm². dU = (√3 × 25 × 32 × 0,95) / (56 × 6) = 1315,7 / 336 = 3,92 V. Dat is 3,92 / 400 × 100 = 0,98% – prima binnen de norm. Was de doorsnede 4 mm² geweest, dan was het percentage bijna 1,5%, nog steeds acceptabel maar minder ruimte voor toekomstige uitbreiding.
Voorbeeld 3 – Bouwkeet op afstand: Een tijdelijke bouwkeet 60 meter van de aansluitkast, enkelfase, 3000 W verbruik, 230V, cos φ = 0,9, aluminium kabel. Eerst de stroom: I = 3000 / (230 × 0,9) = 14,49 A. Met 4 mm² aluminium: dU = (2 × 60 × 14,49 × 0,9) / (35 × 4) = 1564,9 / 140 = 11,18 V, dat is 4,86% – te veel! De minimale-doorsnede-formule geeft dan aan dat 6 mm² (dU ≈ 3,2%) of 10 mm² (ruim onder 3%) nodig is om binnen de norm te blijven.
| Toepassing | Maximale spanningsval | Typische norm |
|---|---|---|
| Verlichtingscircuits | 3% | DIN 18015-1, BS 7671, NEC 210.19 |
| Stopcontacten en algemeen vermogen | 5% | DIN 18015-1, BS 7671 |
| Huisaansluiting tot meter | 0,5% | Duitse TAB |
| Aftakking (VS) | 3% | NEC 210.19 informatieve noot |
| Voedingskabel plus aftakking (VS) | 5% | NEC 215.2 |
In Nederland en België valt de spanningsval onder de installatienorm NEN 1010 (op IEC 60364 gebaseerd), waarbij de gangbare praktijkgrenzen – 3% voor verlichting en 5% voor krachtgroepen – overeenkomen met de internationale richtlijnen uit de tabel hierboven. Voor een huisaansluiting tot de meterkast wordt vaak een strengere grens van 0,5% tot 1% gehanteerd, vergelijkbaar met de Duitse TAB-praktijk.
Voor verlichtingscircuits wordt algemeen 3% aangehouden, voor stopcontacten en algemene stroomvoorziening 5%. Bij een lange afstand – bijvoorbeeld meer dan 25 tot 30 meter – loop je sneller tegen deze grens aan, ook al is de kabel qua stroomcapaciteit ruim voldoende. Kies daarom liever een maatje dikker dan strikt noodzakelijk voor de stroomsterkte, puur om de spanningsval te beperken.
Koper heeft een geleidbaarheid (κ) van 56 m/(Ω·mm²), aluminium slechts 35. Dat betekent dat aluminium bij gelijke doorsnede en lengte ongeveer 60% meer spanningsval geeft dan koper. Voor korte, dikke voedingskabels wordt aluminium soms toegepast om gewicht en kosten te besparen, maar bij lange, dunnere aftakkingen naar bijgebouwen is koper vrijwel altijd de betere keuze om binnen de norm te blijven.
Gebruik de functie "minimale doorsnede" van de rekenmachine: vul lengte, stroom (of vermogen), spanning en cos φ in, stel het percentage in op bijvoorbeeld 3%, en de tool berekent direct de theoretische minimale doorsnede en rondt deze automatisch af naar de eerstvolgende standaardmaat (1,5 tot 150 mm²). Zo voorkom je dat je een te dunne kabel legt die achteraf vervangen moet worden.