Der Spannungsfall ist ein zentrales Thema in der Elektrotechnik und spielt sowohl in der Theorie als auch in der Praxis eine entscheidende Rolle. Besonders bei der Planung elektrischer Leitungen und Installationen muss der Spannungsfall berücksichtigt werden, um eine sichere und zuverlässige Stromversorgung zu gewährleisten.
Was ist der Spannungsfall?
Als Spannungsfall bezeichnet man den Unterschied in der elektrischen Spannung zwischen dem Anfang und dem Ende einer elektrischen Leitung. Immer dann, wenn Strom durch einen Leiter fließt, entsteht ein Widerstand – und durch diesen Widerstand geht ein Teil der Spannung verloren.
Dieser Spannungsverlust hängt ab von:
- der Länge der Leitung (l)
- dem Querschnitt der Leitung (A)
- dem spezifischen Widerstand des Materials (ρ)
- dem elektrischen Strom (I)
In der Praxis bedeutet das: Je länger oder dünner ein Kabel ist – oder je mehr Strom hindurchfließt – desto größer ist der Spannungsabfall.
Warum ist der Spannungsfall wichtig?
Ein zu großer Spannungsfall kann dazu führen, dass elektrische Geräte nicht mehr korrekt funktionieren oder sich übermäßig erwärmen. In einigen Fällen kann es sogar zu gefährlichen Situationen kommen. Deshalb ist es wichtig, den Spannungsfall schon bei der Planung einer elektrischen Anlage zu berechnen und zu begrenzen.
Grenzwerte für den Spannungsfall
Die DIN VDE 0100-520 empfiehlt, dass der Spannungsfall in einer normalen Strominstallation maximal 3 % betragen soll. In besonderen Fällen – z. B. bei Beleuchtung in Fluchtwegen oder Steuerstromkreisen – gelten oft noch strengere Vorgaben.
Formel zur Berechnung des Spannungsfalls
Für Gleichstrom oder symmetrische Wechselstrombelastung lautet die vereinfachte Formel:
ΔU = 2 × ρ × l × I / A
Bedeutung der Variablen:
- ΔU = Spannungsfall in Volt (V)
- ρ = spezifischer Widerstand des Leitermaterials in Ω·mm²/m
- l = Leitungslänge in Metern (m)
- I = Stromstärke in Ampere (A)
- A = Leiterquerschnitt in mm²
Der Faktor 2 berücksichtigt den Hin- und Rückleiter bei Wechsel- und Gleichstromkreisen.
Typische Materialien und ihre spezifischen Widerstände
- Kupfer: 0,0178 Ω·mm²/m
- Aluminium: 0,0280 Ω·mm²/m
Anwendungsbeispiele für die Spannungsfallberechnung
Der Spannungsfall muss unter anderem berechnet werden:
- bei der Installation von Steckdosen oder Beleuchtung in weit entfernten Gebäudeteilen
- in der Garten- oder Außenbeleuchtung
- bei Maschinen oder Geräten mit hohem Strombedarf
- bei Photovoltaik- oder Batteriesystemen
Fazit: Spannungsfall kennen und berechnen
Wer elektrische Anlagen plant oder ausführt, muss den Spannungsfall im Blick haben. Eine korrekte Berechnung hilft, Energieverluste zu vermeiden, Geräte zu schützen und die Vorgaben der Elektrotechnik-Normen einzuhalten. Auf dieser Seite hast du die wichtigsten Grundlagen kennengelernt.
In Kürze findest du auf einer separaten Unterseite Übungsaufgaben zur Spannungsfallberechnung mit Lösungen und Erklärungen.