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Rechner: Umrechner & Physik

Kabelquerschnitt-Rechner: Spannungsfall, Leitungsverlust und der richtige Querschnitt

Findet das kleinste Kabel, das sowohl deine Grenze für den Spannungsfall als auch die Strombelastbarkeit einhält. Für DC, einphasig oder dreiphasig, Kupfer oder Aluminium, in mm² und AWG, mit Leitungsverlust und Temperatureinfluss.

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Ergebnisse

6 mm² Kupfer (≈ 8 AWG) führt 32 A über 25 m mit 2,56 % Spannungsfall (5,9 V) und 189 W Verlust.
Empfohlenes Kabel
6 mm²
≈ 8 AWG · Kupfer
Spannungsfall
2,56%
5,9 V von 230 V · Grenze 3 %
Verlustleistung im Kabel
189W
2,56 % von 7,36 kW
Strom
32A
cos φ 1
Mindestquerschnitt nach Spannungsfall
6 mm²
exakt 4,96 mm²
Mindestquerschnitt nach Strom
4 mm²
Direkt auf Wand oder Kabelpritsche, 30 °C
Belastbarkeit des gewählten Querschnitts
46A
Temperaturfaktor 1
Max. Länge bei diesem Querschnitt
29m
für 3 % Spannungsfall
Energieverlust pro Jahr
189kWh
bei 1.000 Volllaststunden
Spannungsfall nach Querschnitt (25 m, 32 A)

Querschnitte im Vergleich

QuerschnittAWG ≈Fall %Fall VVerlust WBelastbarkeit AMax. Länge mOK?
1 mm²16 AWG15,07%34,651.109165✗ Strom
1,5 mm²14 AWG10,07%23,16741207✗ Strom
2,5 mm²12 AWG6,17%14,194542712✗ Strom
4 mm²10 AWG3,84%8,832823620✗ Spannungsfall
6 mm² ◀8 AWG2,56%5,91894629✓
10 mm²6 AWG1,52%3,51126349✓
16 mm²4 AWG0,96%2,2708578✓
25 mm²3 AWG0,61%1,3945112124✓
35 mm²1 AWG0,44%132138172✓
50 mm²1/0 AWG0,32%0,7424168233✓
70 mm²3/0 AWG0,22%0,5116213336✓
95 mm²4/0 AWG0,16%0,3712258467✓
  • Spannungsfall: ΔV = 2 × L × I × (R·cos φ + X·sin φ), mit Leiterwiderstand nach IEC 60228, korrigiert auf 70 °C, und 0,08 mΩ/m Reaktanz.
  • Die Strombelastbarkeit ist ein Richtwert aus den Tabellen der IEC 60364-5-52 (PVC/VPE, Faktoren für Verlegeart, Umgebungstemperatur und Häufung). Über den endgültigen Querschnitt entscheiden deine nationalen Errichtungsnormen (VDE 0298-4, BS 7671, NEC 310 …) und der Bemessungsstrom der Schutzeinrichtung.
  • Anlaufströme von Motoren (5- bis 7-facher Nennstrom) verursachen kurzzeitig zusätzlichen Spannungsfall. Prüf bei langen Motorzuleitungen deshalb den Anlauf.

So funktioniert der Rechner für Kabelquerschnitt und Spannungsfall

Ein Kabel muss zwei Prüfungen bestehen. Es muss den Strom ohne Überhitzung tragen (seine Strombelastbarkeit), und es muss ihn liefern, ohne unterwegs zu viel Spannung zu verlieren. Bei kurzen Leitungen begrenzt meist die Strombelastbarkeit; lange Leitungen, niedrige Spannungen und Solarstromkreise scheitern fast immer am Spannungsfall. Der Rechner prüft beides und empfiehlt den kleinsten Normquerschnitt, der besteht.

Für den Spannungsfall nimmt er die Leiterwiderstände nach IEC 60228 (mehrdrähtiges Kupfer oder Aluminium) und rechnet sie auf die Betriebstemperatur des Leiters um. Der Widerstand von Kupfer steigt um etwa 0,39 % pro °C, ein Kabel mit 70 °C hat also 20 % mehr Widerstand als bei 20 °C. Bei Wechselstromkreisen kommen eine typische Kabelreaktanz und der Leistungsfaktor hinzu. Für die Strombelastbarkeit startet der Rechner bei der Referenztabelle der IEC 60364-5-52 (PVC-Isolierung, Kupfer, direkt auf der Wand verlegt) und wendet Faktoren für Verlegeart, VPE-Isolierung, Umgebungstemperatur, Häufung mit anderen Stromkreisen und Aluminiumleiter an.

Außerdem zeigt er die Verlustleistung im Kabel, den jährlichen Energieverlust, die maximale Länge für jeden Querschnitt und die AWG-Entsprechung.

Die Formeln

I = P ÷ (V × cos φ) (DC, einphasig) I = P ÷ (√3 × V_LL × cos φ) (dreiphasig) R_T = R_20 × [1 + α × (T − 20 °C)] α_Cu = 0.00393, α_Al = 0.00403 ΔV = k × L × I × (R_T × cos φ + X × sin φ) k = 2 (DC, 1-ph), √3 (3-ph) ΔV% = ΔV ÷ V × 100 P_Verlust = n × I² × R_T × L (n = 2 oder 3) I_z = I_Tabelle × k_Verlegeart × k_Isolierung × k_Umgebung × k_Häufung × (0.78 bei Al)

Rechenbeispiel: Wallbox mit 7,4 kW in 25 m Entfernung

Der Standardfall ist eine einphasige Wallbox mit 230 V und 32 A, 25 m vom Verteiler entfernt, angeschlossen mit einem Kupfer-PVC-Kabel auf der Wand und einer Grenze von 3 % Spannungsfall.

  • Nach der Strombelastbarkeit allein wären 4 mm² erlaubt (36 A bei Verlegeart C).
  • Bei 4 mm² fallen aber 8,8 V ab (3,84 %), mehr als erlaubt.
  • Bei 6 mm² fallen 5,9 V ab (2,56 %), das Kabel trägt bis zu 46 A und verheizt bei voller Leistung etwa 189 W. Das ist die Empfehlung (≈ 8 AWG). Die maximale Länge bei 3 % liegt bei etwa 29 m.
  • Der exakte Querschnitt für 3 % wären 4,96 mm²; mit 10 mm² halbiert sich der Verlust fast auf 112 W.

So liest du die Ergebnisse

  • Empfohlenes Kabel ist der kleinste Normquerschnitt, der beide Grenzen einhält. Die beiden Kacheln „Mindestquerschnitt“ zeigen, welche Grenze ausschlaggebend ist.
  • Verlustleistung zählt bei allem, was viele Stunden läuft: Bei Solarstromkreisen und Wärmepumpen zahlt sich ein Querschnitt mehr oft über geringere Verluste aus.
  • Max. Länge bei diesem Querschnitt beantwortet die häufige Frage „Wie weit kann ich dieses Kabel verlegen?“
  • Die Vergleichstabelle zeigt Spannungsfall, Verlust und Belastbarkeit für benachbarte Querschnitte, damit du Kupferkosten gegen Verluste abwägen kannst.

Typische Werte (Kupfer, 70 °C, 3 % Spannungsfall, einphasig 230 V)

Verbraucher Strom 10 m 25 m 50 m
Steckdosenkreis 2,3 kW 10 A 1,5 mm² 2,5 mm² 4 mm²
3,7 kW (16 A) 16 A 1,5 mm² 4 mm² 6 mm²
Wallbox 7,4 kW 32 A 4 mm² 6 mm² 16 mm²
11 kW (Drehstrom 400 V, 16 A) 16 A 1,5 mm² 1,5 mm² 4 mm²

Drehstromkreise kommen bei gleicher Leistung mit viel dünneren Kabeln aus: Der Strom pro Leiter ist niedriger, und der Faktor √3 ersetzt den Faktor 2.

Tipps

  • Nimm die einfache Leitungslänge, einschließlich senkrechter Strecken und Umwege. Der Rückleiter ist in der Formel schon berücksichtigt.
  • Erhöh die Spannung, bevor du mehr Kupfer verlegst. Doppelte Spannung halbiert den Strom und viertelt den prozentualen Spannungsfall bei gleichem Kabel.
  • Leg Solar-DC-Kabel auf 1–2 % Spannungsfall aus und prüf sie beim Betriebsstrom des Strings; siehe den Rechner für die Stringauslegung.
  • Batteriekabel führen die größten Ströme im System und müssen auch zur Sicherung passen. Leg sie mit dem Dauer- und Spitzenstrom der Batterie aus dem Rechner für die Batteriebank aus.
  • Reduziere an heißen Orten. Kabel im Dachraum oder entlang von PV-Modulen können bei 50–70 °C Umgebungstemperatur liegen, was die Belastbarkeit von PVC-Kabeln stark senkt; nimm VPE- oder Solarkabel.

Grenzen

Die Strombelastbarkeiten hier sind Richtwerte aus den Referenztabellen der IEC 60364-5-52 mit vereinfachten Korrekturfaktoren. Den rechtlich verbindlichen Mindestquerschnitt bestimmen nationale Normen (BS 7671, NEC Article 310, VDE 0298-4 und andere), die Schutzeinrichtung und die Anforderungen an die Kurzschlussfestigkeit. Die Reaktanz ist ein typischer Wert für mehradrige Kabel und fällt bei weit auseinanderliegenden Einzeladern höher aus. Oberschwingungsströme im Neutralleiter, Motoranlauf und Schleifenimpedanz prüft der Rechner nicht. Lass Installationen von einer Elektrofachkraft planen und prüfen.

Methode & Annahmen

Strom: DC und einphasig I = P ÷ (V × cos φ); dreiphasig I = P ÷ (√3 × V_LL × cos φ). Widerstand pro Meter nach IEC 60228 bei 20 °C, korrigiert mit R_T = R_20 × [1 + α(T − 20)] (α = 0,00393 Cu, 0,00403 Al).

Spannungsfall ΔV = k × L × I × (R cos φ + X sin φ), k = 2 bei DC/einphasig (Hin- und Rückleiter), √3 bei dreiphasig. Verlustleistung = n × I² × R × L (n = 2 oder 3 Leiter). Empfohlen wird der kleinste Normquerschnitt, der sowohl die Spannungsfallgrenze als auch die reduzierte Strombelastbarkeit einhält (Tabelle IEC 60364-5-52, Verlegeart C, × Faktoren für Verlegeart, Isolierung, Umgebungstemperatur und Häufung; Aluminium × 0,78).

Häufige Fragen

Wie berechne ich den Spannungsfall in einem Kabel?
Für Gleichstrom und einphasigen Wechselstrom gilt: ΔU = 2 × Länge × Strom × Widerstand pro Meter (der Faktor 2 steht für Hin- und Rückleiter). Für Drehstrom: ΔU = √3 × Länge × Strom × (R·cos φ + X·sin φ). Beispiel: 32 A über 25 m Kupfer mit 6 mm² bei 70 °C (3,68 mΩ/m) ergeben 2 × 25 × 32 × 0,00368 = 5,9 V, also 2,6 % von 230 V.
Wie hoch darf der Spannungsfall maximal sein?
IEC 60364-5-52 empfiehlt ab dem Anschlusspunkt an das öffentliche Niederspannungsnetz höchstens 3 % für Beleuchtung und 5 % für andere Verbraucher; der US-amerikanische NEC empfiehlt 3 % für einen Endstromkreis und 5 % insgesamt. Bei Photovoltaik peilen Planer auf der DC-Seite meist 1–2 % an und 1 % zwischen Wechselrichter und Netzanschlusspunkt, weil jedes Prozent verlorene Energie ist.
Welchen Kabelquerschnitt brauche ich für eine Wallbox mit 32 A?
Nach der Strombelastbarkeit allein reichen bei den meisten Verlegearten 4–6 mm² Kupfer für 32 A. Meist entscheidet aber der Spannungsfall: Bis etwa 20 m bleibt 4 mm² unter 3 %, von etwa 20 bis 29 m brauchst du 6 mm² und bis etwa 49 m 10 mm². Den Mindestquerschnitt legen deine örtlichen Vorschriften und der Leitungsschutzschalter fest.
Welchen Kabelquerschnitt brauche ich bei 12 V?
Niedrige Spannungen brauchen dicke Kabel, weil dieselbe Leistung einen hohen Strom bedeutet. Ein Verbraucher mit 1 kW zieht bei 12 V 83 A; damit der Spannungsfall über 4 m (einfache Länge) unter 3 % bleibt, sind etwa 50 mm² Kupfer nötig. Derselbe Verbraucher zieht bei 48 V 21 A und kommt mit 4 mm² aus. Deshalb arbeiten größere Inselanlagen mit 24 V oder 48 V.
Wie rechne ich mm² in AWG um?
Gängige Entsprechungen (nächstgrößere AWG): 1,5 mm² ≈ 14 AWG, 2,5 mm² ≈ 12 AWG, 4 mm² ≈ 10 AWG, 6 mm² ≈ 8 AWG, 10 mm² ≈ 6 AWG, 16 mm² ≈ 4 AWG, 25 mm² ≈ 3 AWG, 35 mm² ≈ 1 AWG, 50 mm² ≈ 1/0, 70 mm² ≈ 3/0, 95 mm² ≈ 4/0. AWG-Größen sind nicht identisch mit metrischen Querschnitten, runde also immer auf.
Ist ein Aluminiumkabel so gut wie Kupfer?
Aluminium hat etwa 61 % der Leitfähigkeit von Kupfer. Für denselben Spannungsfall braucht es deshalb rund den 1,6-fachen Querschnitt (meist ein oder zwei Normgrößen mehr), und bei gleichem Querschnitt trägt es etwa 78 % des Stroms. Es ist viel leichter und günstiger und dominiert deshalb bei großen Zuleitungen und Netzkabeln. Es braucht aber passende Klemmen und wird unter 16 mm² in der Regel nicht eingesetzt.

Quellen & Literatur

  1. IEC 60364-5-52: Low-voltage electrical installations: Selection and erection of wiring systems (current-carrying capacity, voltage drop)
  2. IEC 60228: Conductors of insulated cables (DC resistance values)
  3. NFPA 70 National Electrical Code: Article 310 (conductor ampacity) and informational notes on voltage drop
  4. IEC 62548-1: PV arrays design requirements (DC cable sizing)

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