Spannungsfall im Kabel: wann 2,5 mm² zu wenig ist
Spannungsfall verständlich erklärt: Formel, die 3-%-Empfehlung nach DIN 18015-1 und DIN VDE 0100-520, Rechenbeispiele und wie man eine lange Leitung mit größerem Querschnitt rettet.
Die Waschmaschine im Gartenhaus brach jeden zweiten Waschgang mitten im Heizen ab. Der Besitzer hat ein halbes Jahr lang Heizstäbe getauscht, bei der Hotline angerufen, sich mit dem Händler zerstritten. Alles für die Katz. Die Maschine war kerngesund — schuld war der Spannungsfall im Kabel. Als ich mit dem Multimeter ankam und direkt an den Klemmen maß, während der Heizstab lief, standen da nur noch 198 V. Am Verteiler dagegen gesunde 228. Dazwischen lagen 30 Meter NYM-J 2,5 mm², und gleichzeitig zog die Pumpe aus dem Brunnen Wasser. Die Leitung fraß gut dreißig Volt, die Steuerung sah die Spannung absacken und sperrte das Heizen. Das war der ganze "Defekt".
Diesen Job habe ich im Kopf, jedes Mal wenn jemand sagt: "Aber der Automat hält doch, was soll denn sonst sein?" Sonst eine ganze Menge. Der Automat hält, weil ein Leitungsschutzschalter Ampere zählt, keine Volt. Deine Waschmaschine, der Durchlauferhitzer oder das Schweißgerät dagegen pfeifen auf die Ampere — die interessiert nur, was an der Klemme ankommt. Und wenn du eine dünne Leitung weit ziehst, kommt an der Klemme längst nicht mehr das an, was am Verteiler losgefahren ist.
Hier steht alles, was du wissen musst: was Spannungsfall ist und warum man ihn nicht sieht, die Formel für Wechselstrom, Drehstrom und Gleichstrom, die Grenzwerte nach DIN VDE 0100-520 und der DIN 18015-1, drei Rechenbeispiele aus dem echten Leben und eine fertige Spickzettel-Tabelle für die maximale Leitungslänge — plus drei Wege, das Ganze zu retten, wenn die Zahlen unschön ausfallen.
Was Spannungsfall ist und warum man ihn nicht sieht
Eine Leitung ist ein Widerstand. Ein langer, biegsamer Widerstand, aber eben ein Widerstand. Je dicker und kürzer, desto weniger setzt sie dem Strom entgegen. Das Ohmsche Gesetz bringt es auf den Punkt — U = I × R: bei gleichem Strom bedeutet mehr Widerstand, dass mehr Volt im Leiter selbst "verpuffen", statt am Gerät anzukommen. Das ist die ganze Physik. Bleibt nur die Frage der Zahlen — wie viel verpufft, und merkt das Gerät am Ende der Strecke etwas davon.
Warum ein B16 hält — und es trotzdem klemmt
Ein Leitungsschutzschalter ist ein Elektromagnet plus ein Stück Bimetall. Er löst aus, wenn der Strom über seinen Nennwert steigt — sagen wir 16 Ampere beim klassischen B16. Mehr nicht. Einen Spannungssensor gibt es da drin nicht. Die Situation "die ferne Steckdose ist auf 195 V abgesackt, während sie 13 A zieht" existiert für den Automaten schlicht nicht: 13 Ampere liegen unter 16, also ist alles in Ordnung, kein Grund auszulösen.
Schauen wir uns das in Zahlen an. NYM-J 2,5 mm² Kupfer, 30 Meter, 16 A Last, 230 V. Ab in die Formel (gleich mehr dazu): ΔU = 2 × 16 × 30 × 0,0175 / 2,5 ≈ 6,7 V. Das sind unter 3 % — auf dem Papier in Ordnung. Und der Automat rührt sich bei alldem nicht; da kannst du zehn oder zwanzig Volt verlieren, er sitzt da wie ein Stein, weil der Strom nie aus dem Band läuft, das er bewacht. Der Automaten-Rechner findet zwar den passenden Nennwert zu deiner Leitung, aber die Volt am Ende der Strecke zeigt er nicht — das ist eine eigene Baustelle.
Eine Randnotiz für die Genauen. Das deutsche Niederspannungsnetz ist mit 230 V einphasig spezifiziert — vor Jahren mit der EU harmonisiert — auch wenn die Steckdose in der Praxis irgendwo zwischen 225 und 240 V liegt. Alle Zahlen in diesem Artikel rechne ich mit 230 V, das ist die konservative Wahl und lässt dir etwas mehr Luft.
Das Fazit ist simpel. Der Automat und der Spannungsfall leben in Paralleluniversen. Der eine schützt das Kupfer vorm Durchglühen. Den anderen erwischt niemand außer dir und dem Rechner. Du willst wissen, was wirklich an der Klemme steht? Dann rechne es mit der Formel aus oder miss es unter Last mit dem Multimeter. Einen dritten Weg gibt es nicht.
Wie Spannungsfall Geräte kaputtmacht — echte Fälle
Jetzt der Teil, der wirklich weh tut. Spannungsfall ist keine abstrakte Zahl im Rechner. Es sind konkrete Fehler an der Waschmaschine, am Durchlauferhitzer, am Schweißgerät. Hier die Symptome, an denen ich das Problem schon erkenne, bevor ich überhaupt am Einsatzort bin.
Eine Waschmaschine landete bei einem Kunden auf der Werkbank. "Die Bosch bricht das Heizen ab, zwei Techniker haben schon den Heizstab getauscht — bringt nichts." Eigenes Messgerät mitgebracht. An den Klemmen des Heizstabs gemessen, während er lief — 198 V. Am Verteiler 228. Die Leitung waren rund 25 Meter 1,5 mm² (für eine Waschmaschine!), eingegossen im Estrich. Die Maschine war völlig gesund; die Steuerung sah die Spannung nur zu niedrig und sperrte das Heizen, weil Heizen bei absackender Spannung Schaden anrichten kann. Eine eigene Leitung in 2,5 mm² gezogen — und die Bosch hörte auf zu zicken.
LED-Lampen sind ein Kapitel für sich. Ein Bekannter kaufte einen Schwung billiger Leuchten für die Garage und hängte sie an 1,5 mm² auf vierzig Meter. Ruft an: "Sie flackern." Lehrbuch. 205 V an der Fassung gemessen, mit drei Lampen an. Ein billiger LED-Treiber kriegt seinen Ausgang auf einer wackeligen Versorgung nicht stabil und fängt an, die Helligkeit hoch und runter zu jagen. Da hast du dein "Flackern", und eine halbe Stunde später die Kopfschmerzen dazu. Ordentliche Treiber von Philips oder Osram laufen sauber im Bereich 180–260 V durch, aber selbst die fangen an zu zucken, sobald die Spannung unter rund 207 V rutscht.
Der Durchlauferhitzer ist der Klassiker zu Hause. Man hört das Licht jedes Mal dimmen, wenn jemand oben das warme Wasser aufdreht — dieses kurze Absacken, wenn die Heizung anspringt. Auf einer langen, dünnen Leitung wird aus dem Absacken ein echtes Problem: ein 21-kW-Durchlauferhitzer kann fast 30 A pro Phase ziehen, und ist die Leitung für die Strecke zu schwach, fällt die Spannung an der Klemme so weit, dass das Gerät nur lauwarm läuft oder in die Übertemperatur-Abschaltung geht. Die Leute geben dem Gerät die Schuld. In neun von zehn Fällen ist es die Leitung.
Der Kühlschrank ist der hinterhältigste von allen. Der Anlaufstrom des Kompressors ist das Fünf- bis Siebenfache des Betriebsstroms. Ein Gerät, das im Normalbetrieb 1,5 A zieht, schnappt sich beim Anlauf für die ersten hundert Millisekunden 8–10 A. Auf einer dünnen, langen Leitung ist das genau in diesem Moment ein kurzer Einbruch von 25 V. Alles andere im Stromkreis bekommt den Ruck mit: der PC startet neu, der Router verliert das WLAN, die Uhr an der Mikrowelle blinkt. "Bei mir zuckt dauernd der Strom" — die Klassiker-Beschwerde — ist oft der hauseigene Kühlschrank, der über eine dünne Leitung spricht.
Das Inverter-Schweißgerät ist mein Liebling. Ein Bekannter schweißte in der Garage — 2,5 mm², 35 Meter. Er zündet den Lichtbogen, der Stoß springt auf 30–40 A, die Spannung an der Elektrode taucht auf 175 V ab. Die Naht kommt raus wie hingerotzt. Er schimpfte aufs Gerät. Es war die Leitung: für 32 A Spitze über 35 m wollte er 6 mm², nicht 2,5.
Unterm Strich — der Automat sieht von alldem nichts. Das Gerät sieht alles, und sagt es dir, über Fehlercodes oder eine versaute Naht. Bevor du eine Leitung 30 Meter und weiter ziehst, rechne den Verlust aus. Oder geh gleich eine Nummer dicker, auch wenn der kleinere Querschnitt beim Strom durchgeht. Der Mehrpreis kostet Centbeträge; die Probleme kosten ein Vermögen.
Die Formel — drei Minuten mit dem Bleistift
Ein Rechner ist praktisch, aber die Formel braucht dreißig Sekunden, und du siehst tatsächlich, WARUM der Leiter absackt, statt eine Zahl aus dem Nichts zu ziehen. Es gibt drei Varianten — einphasig, dreiphasig, Gleichstrom. Gleiche Logik, anderer Faktor. Keine Lust auf Rechnerei? Hier der Spannungsfall-Rechner. Aber lies weiter — du verstehst dann, warum 2,5 mm² über 30 m für einen Wasserkocher grenzwertig und für einen Durchlauferhitzer eine Katastrophe sind.
Einphasig — die Hauptformel
Hier ist sie: ΔU = (2 × I × L × ρ) / S
Der Reihe nach:
- ΔU — Spannungsfall, in Volt
- I — Laststrom, in Ampere
- L — einfache Leitungslänge, in Metern (NICHT hin und zurück!)
- ρ — spezifischer Widerstand des Metalls: Kupfer 0,0175 / Aluminium 0,028 Ω·mm²/m
- S — Leiterquerschnitt, in mm²
Ein durchgerechnetes Beispiel. Bei mir sind es 30 Meter vom Verteiler in die Küche, NYM-J 2,5 mm², ein 2-kW-Wasserkocher am Ende. Strom: 2000 / 230 = 8,7 A. Eingesetzt: 2 × 8,7 × 30 × 0,0175 / 2,5 = 3,65 V. In Prozent: 3,65 / 230 = 1,6 %. Passt — der Wasserkocher kocht, wie er soll, und keiner merkt was.
Jetzt tausch den Wasserkocher gegen einen Warmwasserspeicher mit 3,5 kW. Strom 3500 / 230 = 15,2 A, eingesetzt: 2 × 15,2 × 30 × 0,0175 / 2,5 = 6,4 V = 2,8 %. An den Klemmen des Heizstabs stehen jetzt 223,6 V statt 230. Keine Katastrophe, aber schalt nebenbei noch was Kräftiges dazu, und du bist über der 3-%-Linie. Und die echte Leistung des Speichers fällt mit dem Quadrat der Spannung. Lern die Formel — das sind dreißig Sekunden, die dir ein halbes Jahr Ärger sparen.
Dreiphasig — woher die √3 kommt
Für Drehstrom liest sich die Formel ΔU = (√3 × I × L × ρ) / S, mit √3 ≈ 1,732. Gleiche Logik, anderer Faktor.
Warum nicht 2 wie einphasig? Weil bei einer symmetrischen Drehstromlast der Strom nicht über den Neutralleiter zurückfließt, sondern über die anderen Phasen, jede um 120° verschoben. Grob gesagt: einphasig gibt es einen Weg hin und einen zurück (daher die 2). Drehstrom verteilt den Rückweg auf die Nachbarphasen, mit teilweiser Aufhebung. Die Mathematik der Sinuskurven landet genau bei √3.
Ein Rechenbeispiel: ein dreiphasiger Heizstab-Block, 12 kW, 4 kW pro Phase. Strom pro Phase 4000 / 230 = 17,4 A. Strecke 25 m, Leitung 4 mm². Fall: 1,732 × 17,4 × 25 × 0,0175 / 4 = 3,3 V. Gegen die 400 V Außenleiterspannung sind das 0,8 %. Deshalb gewinnt Drehstrom immer bei starken Lasten — bei gleicher Gesamtleistung ist der Strom pro Phase ein Drittel, und der Faktor ist auch noch kleiner. Die meisten Wohnungen hängen einphasig; Drehstrom taucht eher bei Häusern, in der Werkstatt oder mit dicker Wallbox/Wärmepumpe auf. Hast du ihn, prüf mit dem Phasenbalance-Tool, dass die Last gleichmäßig auf den Phasen liegt — eine Schieflage gibt den ganzen Vorteil sofort wieder her.
Gleichstrom — für Wechselrichter und 12 V
Gleiche Formel wie einphasig: ΔU = (2 × I × L × ρ) / S. Die 2 ist auch hier — Plus und Minus, zwei Leiter, der Widerstand verdoppelt sich.
Der Haken liegt woanders: bei Gleichstrom ist die Spannung niedrig. Ein 12-V-Wechselrichter, 1 kW Last. Strom: 1000 / 12 = 83 A. Kein Tippfehler — dreiundachtzig. Leitung 6 mm² über 5 Meter. Fall: 2 × 83 × 5 × 0,0175 / 6 = 2,4 V. Klingt nach nichts, sind aber 20 % von 12 V — der Wechselrichter piept und schaltet ab. Daher die Regel für Niedervolt-Gleichstrom (12–48 V): der Querschnitt sollte zwei- bis dreimal dicker sein als bei vergleichbarer 230-V-AC-Leitung — nicht wegen "DC gegen AC" (der Leitungswiderstand ist identisch), sondern weil bei gleicher Leistung der Strom zehn- bis zwanzigmal höher ist. Die chinesischen Schaltpläne, die bei solchem Zeug dabeiliegen, geben den Querschnitt oft in AWG an — rechne ihn mit dem AWG-Konverter in mm² um.
Die Feinheiten, die man verstehen sollte — spezifischer Widerstand und Faktoren
Zwei Dinge bringen die Leute durcheinander. Erstens, warum Kupfer und Aluminium sich so unterschiedlich verhalten. Zweitens, woher die 2 und die √3 kommen. Kurz und schmerzlos.
Spezifischer Widerstand — Kupfer gegen Aluminium
Die Zahlen sind simpel:
- Kupfer: ρ = 0,0175 Ω·mm²/m
- Aluminium: ρ = 0,028 Ω·mm²/m
Aluminium hat den 1,6-fachen spezifischen Widerstand von Kupfer — etwa 62 % der Leitfähigkeit (also rund 37 % schlechter). In der Praxis: eine Aluminiumleitung gleichen Querschnitts gibt den 1,6-fachen Spannungsfall von Kupfer. Anders gesagt — um den Fall von Kupfer zu erreichen, muss Aluminium anderthalb Nummern dicker sein. Für den Hausgebrauch ist das meist Theorie — Wohnungen sind in Kupfer NYM-J verdrahtet, und Aluminium triffst du höchstens auf alten Steigleitungen oder einer langen Zuleitung zum Gartenhaus. Aber wo es auftaucht, beißt die Mathematik trotzdem.
Ein echter Fall: ein Bekannter zog 4 mm² Aluminium 40 m zur Sauna. Der 3-kW-Heizstab zog 13,6 A. Fall: 2 × 13,6 × 40 × 0,028 / 4 = 7,6 V (3,3 %). Der Heizstab brauchte 15 Minuten statt 10, um auf Temperatur zu kommen. Und das mit neuem Kabel — nach einem Jahrzehnt oxidiert Aluminium unter der Klemmschraube, und der Widerstand klettert noch mal um 20–30 %.
Ein Wort zur Temperatur: der Widerstand steigt mit der Wärme, ganz grob +0,4 % pro Grad. In der Wand (25–35 °C) kannst du das ignorieren. Aber zieh eine Leitung durch einen sonnengeheizten Dachboden mit 60 °C, und du willst rund 15 % auf den berechneten Fall draufschlagen.
Warum 2 und warum √3 — auf einfach erklärt
Die 2 bei Einphasig ist reine Arithmetik. Der Strom geht über den Außenleiter hin und über den Neutralleiter zurück — zwei Leiter, doppelte Länge an Widerstand. Würdest du den Widerstand der Leitung mit dem Messgerät von Klemme zu Klemme messen, läse er sich doppelt so hoch wie bei einem einzelnen Leiter dieser Länge.
Die √3 bei Drehstrom sind Sinuskurven. Stell dir drei davon vor, um 120° versetzt. Wenn eine Phase ihr Maximum hat, sitzen die anderen beiden mitten im Zyklus und "ziehen" den Strom teilweise durch sich selbst zurück. Integriere über eine Periode, und du landest genau bei √3. Du musst dir das Warum nicht merken — nur das WAS: für Drehstrom mit 1,732 multiplizieren statt mit 2. Alles andere bleibt gleich.
Wie viel man verlieren darf — die Grenzwerte
3 % von der Hausanschluss-Spannung bis zur entferntesten Stelle — das ist der Richtwert, an dem sich der Wohnungsbau orientiert. Willst du die Kurzfassung, war's das. Jetzt die lange: woher die Zahl kommt, wo die Haken sind und warum man sie als Auslegungsziel und nicht als hartes Bestanden/Durchgefallen lesen sollte. Es sind die Werte, unter denen die Technik stabil läuft und über denen die Macken kriechen — Lampen flackern, der Warmwasserspeicher heizt nicht durch, das Schweißgerät hält den Lichtbogen nicht.
DIN 18015-1 und DIN VDE 0100-520 — der deutsche Bezug
Die Norm-Lage ist zweistufig. DIN VDE 0100-520 (die deutsche Umsetzung von IEC 60364-5-52) behandelt den Spannungsfall in Verlegesystemen und verweist im informativen Anhang auf Empfehlungswerte — typisch 3 % für Beleuchtung und 5 % für andere Verbraucher, gemessen vom Speisepunkt der Anlage bis zum Verbraucher. Für den Wohnungsbau setzt die DIN 18015-1 (Planungsgrundlagen für elektrische Anlagen in Wohngebäuden) den praktischen Auslegungswert: höchstens rund 3 % vom Hausanschluss bis zur entferntesten Stelle innerhalb der Wohnung. Das ist der Wert, auf den deutsche Planer auslegen.
Rechne die Prozente in Volt um, dann hast du sie im Kopf:
- 3 % von 230 V = 6,9 V → am fernen Ende sollten unter Last keine 223,1 V unterschritten werden. Das ist das gängige Auslegungsziel für Wohnungs-Endstromkreise.
- 5 % von 230 V = 11,5 V → die weichere Grenze aus DIN VDE 0100-520 für sonstige Verbraucher, wenn es nicht um die strenge Wohnungsplanung geht.
Wichtig: Diese Werte sind Empfehlungs- bzw. Planungsziele, kein hartes Pass/Fail mit Aktenvermerk. Aber jeder, der ordentlich plant, legt darauf aus — und eine saubere Abnahme erwartet, dass du in diesem Rahmen bleibst. Behandle die 3 % als Decke für den Wohnbereich und die 5 % als äußerste Toleranz.
Warum Beleuchtung strenger ist
LED-Treiber sind empfindlich. Ein billiger Treiber fängt bei einem Absacken von mehr als ein paar Volt an, seine Helligkeit zu jagen, weil er den Ausgangsstrom nicht stabil halten kann. Das ist das Flackern. Ich habe mal ein Büro gesehen, in dem die ganze Decke "tanzte" — es war ein 4-%-Fall auf der Beleuchtung (1,5 mm² über 50 Meter). In 2,5 mm² neu verlegt, und die Disco war vorbei.
Das ist keine Pedanterie. Leuchtstofflampen mochten ein Absacken noch nie, LEDs erst recht nicht. Darum sind die strengeren 3 % für Licht ein echtes Bedürfnis, kein Papierkram. Am meisten zählt das in der Küche oder im offenen Wohnraum, wo das Flackern direkt im Blickfeld liegt und richtig nervt.
Was das in Volt für unser Netz heißt
Die Grenzwerte nebeneinander:
| Grenzwert | Bezugsspannung | Zulässiger Fall |
|---|---|---|
| 3 % (DIN 18015-1, Wohnung) | 230 V | 6,9 V |
| 5 % (DIN VDE 0100-520, sonstige) | 230 V | 11,5 V |
| 6 % (IEC 60364, private Versorgung) | 230 V | 13,8 V |
Die letzte Zeile ist ein generischer IEC-60364-Wert für eine eigene Versorgung — ein Generator oder eine Inselanlage abseits des Netzes, wo die Grenzen weicher werden, weil dir die ganze Kette von der Quelle bis zur Steckdose gehört. Für alles, was am öffentlichen Netz hängt, bleib bei 3 % bzw. 5 %. Am fernen Ende der Strecke, unter Spitzenlast, willst du mindestens halten:
- Wohnungs-Endstromkreise: 223,1 V minimum
- Sonstige (weichere Grenze): 218,5 V minimum
Darunter fängt die Technik an, zurückzureden. Ein Warmwasserspeicher heizt unter rund 200 V nicht durch oder schaltet ab (die genaue Schwelle hängt vom Modell ab). Ein Durchlauferhitzer läuft lauwarm oder fällt in die Übertemperatur. Eine Waschmaschine sperrt den Heizgang. Jedes dieser Symptome liest sich als "das Gerät ist kaputt", dabei ist die Leitung zu dünn oder die Strecke zu lang.
Drei Rechenbeispiele — machen wir zusammen
Theorie ist Theorie. Jetzt drei typische Jobs, die mit deinem eigenen Haus auftauchen. Nimm die Formel, setz deine Zahlen ein, lies das Urteil. Die drei decken die meisten echten Fälle ab: eine kurze Strecke in der Wohnung, alles gut; eine mittlere zum Gartenhaus, auf der Kippe; eine lange unter schwerer Last, eine Katastrophe. Schnapp dir den Rechner und arbeite sie mit mir durch.
Wohnung — 25 m zur Waschmaschine, 2,5 mm², 11 A
Gegeben: I = 11 A (eine 2,4-kW-Maschine), L = 25 m, S = 2,5 mm² Kupfer, U = 230 V.
Die Rechnung:
ΔU = 2 × 11 × 25 × 0,0175 / 2,5
= (22 × 25 × 0,0175) / 2,5
= (550 × 0,0175) / 2,5
= 9,625 / 2,5
= 3,85 V
In Prozent: 3,85 / 230 × 100 = 1,67 %
Urteil: passt. Die Maschine sieht an den Klemmen noch 226 V — sie merkt nie etwas. Das ist der Alltagsfall in der Wohnung. Ich habe reichlich Verteiler mit den üblichen 2,5 mm² über 25–30 m gebaut und nie wegen Verlusten eine Leitung tauschen müssen. Liegt deine Wohnung innerhalb von 30 Metern zum Verteiler und sind die Steckdosen auf 2,5 mm², schlaf ruhig — du hast bequem Luft unter der Grenze.
Gartenhaus / Außengebäude — 50 m, ein 3-kW-Heizer, 2,5 mm²
Was wir haben: P = 3000 W, also I = 3000 / 230 = 13,04 A, L = 50 m, S = 2,5 mm² Kupfer.
Durchgerechnet:
ΔU = 2 × 13,04 × 50 × 0,0175 / 2,5
= (26,08 × 50 × 0,0175) / 2,5
= (1304 × 0,0175) / 2,5
= 22,82 / 2,5
= 9,13 V
In Prozent von 230 V: 9,13 / 230 × 100 = 3,97 %
Urteil: grenzwertig. Gegen die weichere 5-%-Grenze geht es auf dem Papier durch (3,97 < 5), aber für den 3-%-Wohnwert ist es schon drüber, und Luft bleibt keine. Der Anlauf des Heizers legt noch mal rund 20 % drauf, und du bist über der roten Linie. Das ist das Gartenhaus vom Anfang des Artikels: 30–50 m 2,5 mm² plus eine Pumpe, die gleichzeitig läuft, und der Fall segelt über die Grenze. Der Heizer fängt an abzuschalten und läuft eine Woche kalt, bevor jemand kapiert, woran's liegt.
Empfehlung: auf 4 mm² gehen. Neu gerechnet: 2 × 13,6 × 50 × 0,0175 / 4 = 5,95 V = 2,6 %. Doppelte Reserve, sauber im Wohnbereichsziel. Der Mehrpreis für die dickere Leitung über 50 m liegt grob bei 20–35 € (gut 1,30 € statt 1,20 € je Meter, schwankt mit dem Kupferzuschlag) — billiger, als es noch mal zu machen, wenn alles in der Wand sitzt. Eine lange Strecke ins Erdreich zum Gartenhaus will ohnehin meist NYY-J (Erdkabel), genauso berechnet.
Lange Strecken (ab 40 m) zum Gartenhaus oder zur Garage mit einer kräftigen Last — Heizer, Pumpe, Durchlauferhitzer — den Fall immer ausrechnen. In der Wohnung ist es fast immer in Ordnung; auf einer langen Außenleitung oft grenzwertig.
Garage — 35 m, ein Inverter-Schweißgerät, 32 A Spitze, 2,5 mm²
Eingaben: I = 32 A (Spitze beim Zünden des Lichtbogens), L = 35 m, S = 2,5 mm² Kupfer.
Eingesetzt:
ΔU = 2 × 32 × 35 × 0,0175 / 2,5
= (64 × 35 × 0,0175) / 2,5
= (2240 × 0,0175) / 2,5
= 39,2 / 2,5
= 15,68 V
In Prozent: 15,68 / 230 × 100 = 6,82 %
Urteil: über der Grenze. Den Lichtbogen zu zünden ist faktisch ein Kurzschluss der Elektrode gegen das Metall, also springt der Fall sofort auf 25–30 V hoch. Der Lichtbogen fängt an zu wandern, die Naht kommt schief raus, voller Poren. Ein Kumpel schweißte ein halbes Jahr in der Garage und jammerte, "der Lichtbogen springt dauernd, muss am Gerät liegen." Ich hab nachgesehen — dieselben 2,5 mm² über 35 Meter. Da war dein "kaputtes Gerät" — es steckte in der Leitung.
Empfehlung: 6 mm² Kupfer. Neu gerechnet: 2 × 32 × 35 × 0,0175 / 6 = 6,53 V = 2,84 %. Zurück im Rahmen, mit Reserve für die Anlaufspitzen. Die Leitung ist teurer (6 mm² kostet je Meter grob das Doppelte von 2,5), aber das ist einmalig, und das Schweißgerät hört auf zu spucken.
Spickzettel: maximale Leitungslänge bei 5 % Fall (Kupfer, 230 V)
Hier ein fertiger Spickzettel. Ich drucke ihn aus und lege ihn neben den Verteiler:
| Querschnitt | I = 10 A | I = 16 A | I = 25 A | I = 32 A | I = 40 A | I = 50 A |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1,5 mm² | 49 m | 31 m | — | — | — | — |
| 2,5 mm² | — | 51 m | 33 m | — | — | — |
| 4 mm² | — | — | 53 m | 41 m | — | — |
| 6 mm² | — | — | — | 62 m | 49 m | — |
| 10 mm² | — | — | — | — | — | 66 m |
Die Striche heißen: die Leitung trägt diesen Strom von ihrer Strombelastbarkeit (Iz nach DIN VDE 0298-4) her nicht, unabhängig vom Fall. Die Regel: erst den Querschnitt nach dem Strom wählen, mit dem Querschnitt-Rechner, dann den Fall für deine Länge prüfen. Steht deine Kombination nicht in der Tabelle, ist entweder die Leitung für den Strom zu klein oder die Länge über der Grenze — rechne mit dickerem Querschnitt neu.
Die Formel hinter der Tabelle: L_max = ΔU × S / (2 × I × ρ), mit ΔU = 11,5 V (5 % von 230 V) und ρ = 0,0175 für Kupfer.
Wie man den Fall verkleinert — drei Hebel
Ausgerechnet und über 5 % gekommen? Es gibt drei Wege, das zu richten. Sie wirken zusammen — du kannst an einem Hebel kräftig ziehen oder an zweien ein bisschen. Der billigste und wirksamste ist der erste; die anderen sind Zugaben.
Größeren Querschnitt nehmen
Das Naheliegende. ΔU ist umgekehrt proportional zu S, also:
- 2,5 → 4 mm²: Fall −37 %
- 2,5 → 6 mm²: Fall −58 %
- 4 → 6 mm²: Fall −33 %
Der Mehrpreis für die dickere Nummer sind ein paar Cent je Meter. Auf einer 30-m-Strecke sind das ein paar zehn Euro, einmalig. Es später neu zu machen — Wand aufstemmen, Leitung rausreißen, neu ziehen, verputzen, streichen — kostet das Fünf- bis Zehnfache. Daher mein Dauerrat: schwankst du zwischen zwei Querschnitten, nimm den dickeren. Fast immer billiger als das Nochmal-Machen.
Strecke kürzen — eigener Stromkreis oder Unterverteilung
Statt eine Leitung quer durchs ganze Haus vom Hauptverteiler zu schleppen, setz eine kleine Unterverteilung näher an die Last. Oder rück den Warmwasserspeicher näher an den Anschluss. Manchmal ist es günstiger, den Verteiler fünf Meter zu versetzen, als 4 mm² statt 2,5 zu ziehen.
Ein Bekannter plante 50 m zum Heizer im Gartenhaus. Wir rechneten — er brauchte 6 mm². Ich schlug stattdessen eine kleine Unterverteilung an der Gartenhauswand vor, gespeist über eine 4-mm²-Zuleitung, sodass nur noch 8 m zum Heizer blieben. Unterm Strich kam es günstiger raus, mit weniger Stemmerei. Das Ganze kannst du im ElectroBoard-Konfigurator aufbauen — er rechnet dir auch gleich die Teile zusammen.
Auf Kupfer wechseln (falls Aluminium)
Aluminium hat den 1,6-fachen spezifischen Widerstand von Kupfer (62 % der Leitfähigkeit). Aluminium 4 mm² entspricht beim Widerstand grob Kupfer 2,5 mm². Eine alte Strecke in 2,5 mm² Aluminium verhält sich also beim Spannungsfall wie Kupfer 1,5 mm² — weshalb eine alte Anlage mit Alu-Steigleitungen rausfliegt, sobald du zwei kräftige Verbraucher gleichzeitig laufen lässt.
Von Aluminium auf Kupfer zu gehen senkt den Fall bei gleichem Querschnitt um rund 37 %. Liegt 2,5 mm² Aluminium in der Wand, ist der Tausch gegen 2,5 mm² Kupfer wie ein Schritt auf 4 mm². Kupfer bricht außerdem nicht beim Biegen und fließt nicht unter der Klemmschraube weg — der alte Alu-Fluch, bei dem die Verbindung nach einem Jahr oxidiert, sich löst und anfängt zu zündeln.
Wie das zum Rest des Verteilers passt
Spannungsfall ist nur ein Teil des Puzzles. Da sind noch der Automat, der FI-Schutzschalter, der Querschnitt, die Erdung — alles arbeitet als ein System. Wo du als Nächstes hinschauen solltest:
- Der Automat sieht den Fall nicht — dazu gibt es einen eigenen Leitfaden zur Wahl des Leitungsschutzschalters mit der Tabelle "Querschnitt → Automat" und der Erklärung, warum die Charakteristiken B, C und D in unserem Netz zählen.
- Wie das alles im Wohnungsverteiler zusammenkommt — die Anleitung zum Aufbau eines Verteilers für eine Einzimmerwohnung hat ein fertiges Layout, eine Teileliste und eine Kostenrechnung.
Spannungsfall ist der Parameter, den der Automat nicht erwischt, den der Zähler nicht zeigt und den das Gerät als Erstes spürt. Prüf deine Strecke im Rechner oder rechne sie mit der Formel aus diesem Artikel — drei Minuten deiner Zeit können einen Durchlauferhitzer, einen Speicher oder ein Schweißgerät retten.
Plane deinen Verteiler im kostenlosen ElectroBoard-Konfigurator. Setz Automaten, FI/LS und Leitungen ein und bekomm ein fertiges Layout, eine Teileliste und eine Kostenrechnung. Den Spannungsfall rechnest du pro Stromkreis mit dem Rechner aus.
Häufige Fragen
Kurz und knapp
Vier Dinge. Die laufen mir im Kopf, jedes Mal wenn ich eine lange Leitung plane.
Erstens. Der Automat ist blind für den Spannungsfall. Er zählt Ampere, nicht Volt. "Der Automat hält" heißt nicht "die Spannung ist in Ordnung." Andere Parameter, andere Schutzfunktionen, Paralleluniversen.
Zweitens. Die Formel ist simpel: ΔU = 2 × I × L × ρ / S für einphasig, und für Drehstrom tauschst du die 2 gegen √3 (1,732). Spezifischer Widerstand: Kupfer 0,0175, Aluminium 0,028 Ω·mm²/m. Decke: 3 % (6,9 V bei 230 V) als Wohn-Planungsziel nach DIN 18015-1, bis zu 5 % (11,5 V) als äußere Toleranz nach DIN VDE 0100-520.
Drittens. Bist du über die Grenze, gibt es drei Hebel: dickerer Querschnitt (die billigste Lösung), kürzere Strecke (manchmal Verteiler versetzen oder Unterverteilung setzen), Kupfer statt Aluminium (bei alter Verdrahtung). Sie wirken zusammen, also kombiniere sie.
Und viertens. Nicht raten, rechnen. Ein paar Minuten im Rechner oder mit dem Bleistift sparen dir ein kleines Vermögen für einen neuen Durchlauferhitzer oder Speicher und eine lange Diskussion mit dem Servicetechniker. Auf die harte Tour gelernt, mehr als einmal.