Drehstrom-Rechner: kW ↔ Ampere, Stern und Dreieck

So funktioniert der Drehstrom-Rechner

Drehstrom versorgt fast alle Industrieverbraucher, große Gebäude, Schnelllader und Wallboxen für E-Autos, Wärmepumpen ab einigen Kilowatt und jedes Kraftwerk. Die Rechnung ist einfach, sobald du zwei Größenpaare auseinanderhältst: Leitergrößen, also Spannung und Strom, die du zwischen den Leitern und in jedem Leiter misst, und Stranggrößen, also das, was jede Wicklung oder jedes Element der Last abbekommt.

Wähle, ob du die Leistung aus dem Strom oder den Strom aus der Leistung berechnen willst, gib Außenleiterspannung und Leistungsfaktor ein und wähle eine Last in Stern- oder Dreieckschaltung. Bei Motoren kannst du die Wellenleistung und einen Wirkungsgrad eingeben; der Rechner ermittelt daraus die elektrische Aufnahme. Als Ergebnis bekommst du Wirk-, Schein- und Blindleistung, Leiter- und Stranggrößen, die Impedanz pro Strang, eine empfohlene Absicherung, den Strom, den dieselbe Leistung einphasig bräuchte, und eine Tabelle der Ströme bei allen Normspannungen von 208 V bis 33 kV.

Die Formeln

Rechenbeispiel: eine 32-A-Dose bei 400 V

Voreingestellt ist ein europäisches 400-V-Netz mit 32 A pro Leiter, einem Leistungsfaktor von 0,9 und einer Last in Sternschaltung:

• Wirkleistung: 1,732 × 400 × 32 × 0,9 = 19,95 kW
• Scheinleistung: 22,17 kVA; Blindleistung 9,66 kvar
• Jede Wicklung sieht 400 ÷ 1,732 = 231 V und führt 32 A (Impedanz 7,2 Ω pro Strang)
• Ein Motor mit 92 % Wirkungsgrad gäbe an der Welle 18,4 kW (24,6 PS) ab
• Dieselben 20 kW bräuchten an einer einzelnen 230-V-Phase rund 96 A, also den dreifachen Strom

So liest du die Ergebnisse

• Nach dem Leiterstrom dimensionierst du Kabel, Leitungsschutzschalter und Schütze.
• Stranggrößen zählen für die Last selbst: Wicklungsisolation, Heizelemente, Typenschilder von Motoren (z. B. „230 V Δ / 400 V Y“).
• Das Kurvendiagramm zeigt die drei um 120° versetzten Strangspannungen. Ihre Summe ist in jedem Moment null; deshalb fließt bei symmetrischer Last kein Neutralleiterstrom.
• Das Balkendiagramm vergleicht den Strom für deine Leistung bei Normspannungen: höhere Spannung, weniger Strom, dünnere Kabel.

Normspannungen im Drehstromnetz

Strom typischer Verbraucher bei 400 V

Tipps

1. Phasen gleichmäßig belasten. Ungleich verteilte einphasige Verbraucher verursachen Neutralleiterstrom und Spannungsunsymmetrie; verteile sie auf L1–L3.
2. Die Schaltung auf dem Motortypenschild prüfen: Ein Motor mit „230/400 V“ gehört am 400-V-Netz in Stern, am 230-V-Netz in Dreieck.
3. Stern-Dreieck-Anlauf senkt den Anlaufstrom auf etwa ein Drittel: Der Motor startet im Stern und wird dann auf Dreieck umgeschaltet.
4. Den Leistungsfaktor berücksichtigen mit dem kVA-in-kW-Rechner, und für einzelne Bauteile das ohmsche Gesetz nutzen.
5. Die angezeigte Absicherung ist nur ein Richtwert. Kabelquerschnitt, Länge, Häufung und die örtlichen Vorschriften haben Vorrang.

Grenzen des Modells

Das Modell geht von einem symmetrischen, sinusförmigen Drehstromsystem aus. Unsymmetrische Lasten, Oberschwingungen von Umrichtern und Gleichrichtern, Spannungsfall auf langen Kabeln und Anlaufströme von Motoren erfordern eine genauere Analyse. Wirkungsgrad und Leistungsfaktor von Motoren hängen von der Last ab; für überdimensionierte Motoren solltest du Teillastwerte ansetzen.

Methode & Annahmen

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