Spannungsfall berechnen: Wie lang darf das Kabel sein?

Ein Sicherungsautomat schützt die Leitung vor Überlast, beantwortet aber noch nicht die Frage, ob am Verbraucher genügend Spannung ankommt. Mit Länge und Strom steigt der Spannungsfall. Ein Querschnitt, der bei einer kurzen Strecke ausreicht, kann auf dem Weg zur Garage, zum Gartenhaus oder zur Wallbox zu klein sein. Deshalb sind zwei Prüfungen nötig: Passt die Leitung zur Absicherung, und bleibt der Spannungsfall im vorgesehenen Bereich? Für die vorläufige Auswahl ist die strengere Anforderung maßgeblich.

Wann wird der Spannungsfall wichtig?

Typische Fälle sind lange Leitungen zu Nebengebäuden, Außenbeleuchtung, Unterverteilungen, Wärmepumpen und Ladepunkten. Die Entfernung allein genügt jedoch nicht. Entscheidend sind auch Strom, Ein- oder Dreiphasensystem, Leitermaterial, Querschnitt, Nennspannung und Leistungsfaktor.

Betrachtet werden muss der gesamte elektrische Pfad ab Verteilung. Besteht er aus mehreren Leitungsabschnitten, addieren sich deren Spannungsfälle. Wer nur das letzte Stück zum Gerät rechnet, unterschätzt das Gesamtergebnis.

Was das AREI sagt — und was nicht

AREI Buch 1, Unterabschnitt 5.2.5, heißt in der deutschen Fassung „Spannungsänderung“. Dort steht kein fester Prozentwert. Gefordert wird, den Spannungsfall auf die in den Regeln des Fachs beschriebenen Werte zu begrenzen. Die verbreiteten 3% für Beleuchtung und 5% für andere Endstromkreise sind eine übliche Auslegung nach IEC/NBN HD 60364-5-52, keine wörtlich im AREI genannten Zahlen.

Abschnitt 5.2.1.2 verlangt zusätzlich, dass die Leitungswahl mit dem sicheren Betrieb der gespeisten Geräte vereinbar ist. Tabelle 4.11 in 4.4.1.4 begrenzt bei Haushaltsanlagen das Schutzorgan je Leiterquerschnitt. Sie ist kein vollständiger Nachweis der Strombelastbarkeit unter jeder Verlegebedingung. Die vollständige Tabelle 4.11 — mit den Spalten für Schmelzsicherung und Leitungsschutzschalter — steht im Artikel Kabelquerschnitt je Sicherungsautomat.

Die Berechnungsformel

Dabei ist L die einfache Leitungslänge, nicht Hin- und Rückweg zusammen:

• einphasig: ΔU = 2 × ρ × L × I × cos φ / S
• dreiphasig: ΔU = √3 × ρ × L × I × cos φ / S
• prozentual: ΔU% = ΔU / Un × 100

ρ ist der spezifische Widerstand, I der Strom und S der Querschnitt in mm². PlanElec verwendet für diese Vorprüfung 0,0175 Ω·mm²/m für Kupfer und 0,029 für Aluminium, standardmäßig cos φ 0,95 sowie die Nennspannung des Stromkreises: 230 V für einphasige Endstromkreise, für Drehstromkreise die Spannung zwischen den Außenleitern (230 V oder 400 V). Das einfache Widerstandsmodell enthält weder Reaktanz noch Temperaturkorrektur.

Welche Spannung gilt für Ihren Stromkreis?

Der häufigste Denkfehler beim Spannungsfall ist die Verwechslung von Netzform und Stromkreis. Die 400 V eines Drehstromanschlusses liegen ausschließlich zwischen zwei Außenleitern an. Ein gewöhnlicher Steckdosen- oder Beleuchtungskreis wird auch in einem solchen Haus zwischen Außenleiter und Neutralleiter angeschlossen und sieht 230 V.

Weil sich Faktor und Bezugsspannung gemeinsam ändern, fällt der Unterschied groß aus: dieselben 16 A auf 30 m mit 2,5 mm² ergeben einphasig 2,78%, als Drehstromkreis an 400 V dagegen 1,38%. Wer einen einphasigen Kreis versehentlich dreiphasig rechnet, erhält ein etwa doppelt so günstiges Ergebnis und wählt den Querschnitt zu klein.

Im Netz ohne Neutralleiter liegt ein einphasiger Kreis zwischen zwei Außenleitern. Auch dort sind es 230 V, und weil beide Leiter den vollen Strom führen, bleibt es beim Faktor 2. Welche Netzform bei Ihnen anliegt, klärt der Beitrag Einphasig oder dreiphasig in Belgien.

Zwei nachvollziehbare Beispiele

Beleuchtung im Gartenhaus

Eine 45 m lange Kupferleitung versorgt bei 230 V eine reine Beleuchtungslast mit 8 A. Bei 1,5 mm² und cos φ 0,95 ergibt sich:

ΔU = 2 × 0,0175 × 45 × 8 × 0,95 / 1,5 = 7,98 V

Das sind 3,47% und damit mehr als der für die Vorprüfung verwendete 3%-Wert. Bei 2,5 mm² sinkt der Verlust auf 4,79 V beziehungsweise 2,08%. Für dieses Kriterium ist 2,5 mm² die erste passende Standardgröße.

Steckdosenstromkreis in der Garage

Eine 30 m lange Kupferleitung führt bei 230 V 16 A. Mit 2,5 mm² beträgt der Spannungsfall:

ΔU = 2 × 0,0175 × 30 × 16 × 0,95 / 2,5 = 6,38 V

Das entspricht 2,78%. Für einen anderen Endstromkreis setzt die Vorprüfung 5% an, sodass 2,5 mm² beim Spannungsfall besteht. Daraus folgt noch nicht, dass die Leitung unter ihrer tatsächlichen Verlegeart ausreichend belastbar ist.

Kostenlos online berechnen

Der Spannungsfall- und Kabelquerschnitt-Rechner prüft eine gewählte Größe oder ermittelt einen vorläufigen Querschnitt. Er deckt die drei Netzformen (1×230 V, 3×230 V und 3N~400/230 V) ab, unterscheidet ein- und dreiphasige Stromkreise und nimmt die Last in A, W, kW oder kVA für Kupfer und Aluminium. Die Auswertung vergleicht Standardquerschnitte und weist Spannungsfall und Absicherung getrennt aus.

Die Berechnung läuft direkt im Browser, damit Regler und Ergebnis ohne Verzögerung zusammenlaufen; derselbe Rechenkern steht auch als PlanElec-API bereit. Das ist bewusst eine Vorprüfung, keine vollständige Leitungsdimensionierung. Nicht berücksichtigt werden Verlegeart, Häufung, Umgebungstemperatur, Isolationsart, Reaktanz, Strombelastbarkeit, Kurzschlussfestigkeit, Abschaltbedingungen, Klemmen und Herstellerangaben. Die endgültige Auslegung gehört in fachkundige Hände.

Was tun bei zu hohem Spannungsfall?

Meist ist ein größerer Querschnitt die direkteste Lösung. Alternativ können eine kürzere Trasse oder eine Unterverteilung nahe der Last sinnvoller sein. Aluminium kann bei langen Zuleitungen wirtschaftlich sein, braucht aber passende Anschlusstechnik und eine eigene Dimensionierung. Bei Wallbox oder Wärmepumpe verringert eine dreiphasige Versorgung bei gleicher Gesamtleistung den Strom je Phase deutlich. Lastmanagement hilft zusätzlich, Anschluss und Schutzorgan nicht zu überlasten.

Häufige Fehler

• Pauschal mit 3% rechnen. Diese Vorprüfung verwendet 3% für Beleuchtung und 5% für andere Endstromkreise.
• Nur die Automatentabelle prüfen. Länge und tatsächliche Last fehlen dort.
• Hin- und Rückweg eingeben. Gefragt ist die einfache Strecke; Faktor 2 ist in der Einphasenformel enthalten.
• Vorgelagerte Abschnitte vergessen. Die einzelnen Spannungsfälle summieren sich.
• Das Ergebnis als Konformitätsnachweis behandeln. Ohne Verlege- und Kurzschlussbetrachtung bleibt die Prüfung unvollständig.

Häufig gestellte Fragen

Ist die Kabellänge einfach oder doppelt einzugeben?

Geben Sie die einfache Entfernung von der Verteilung zum Verbraucher ein. Bei Einphasenwechselstrom bildet Faktor 2 den Rückleiter ab; dreiphasig kommt Faktor √3 zum Einsatz.

Darf ein Beleuchtungsstromkreis 1,5 mm² haben?

AREI 5.2.1.2 erlaubt 1,5 mm² für einen Endstromkreis ohne Steckdosen, sofern Absicherung und alle übrigen Bedingungen passen. Bei langer Strecke kann der Spannungsfall trotzdem 2,5 mm² oder mehr erfordern.

Ist ein größerer Querschnitt immer besser?

Er senkt Verluste, kostet aber mehr, benötigt Platz und muss in die Klemmen passen. Sinnvoll ist die erste Größe, die sämtliche relevanten Prüfungen erfüllt.

Reicht das Ergebnis für die Abnahme?

Nein. Der Rechner liefert eine Plausibilitätsprüfung, keine vollständige Berechnung oder Prüfbescheinigung. Zum Elektrodossier für die Abnahme gehören weitere Nachweise und Pläne.

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Aus der Vorrechnung einen prüfbaren Auslegungsnachweis machen

Ein brauchbares Rechenblatt dokumentiert mehr als den Endwert in Prozent. Erfassen Sie Verteiler und Stromkreis, jedes Kabelsegment, die einfache Weglänge, Leitermaterial, Phasenanschluss, Nennspannung, Bemessungsstrom und die Herkunft dieses Stromwerts. Halten Sie fest, ob die Last vom Typenschild, aus einer Herstellerplanung oder aus einem ausdrücklich angenommenen Szenario stammt. Auch ein angenommener Leistungsfaktor muss sichtbar bleiben und darf nicht wie ein Messwert erscheinen.

Danach folgt das Akzeptanzkriterium samt Quelle. AREI-Unterabschnitt 5.2.5 verweist auf die Regeln des Fachs, nennt aber keinen universellen Prozentsatz für jede Anlage. Ein Projektwert kann daher aus der anwendbaren Norm, einem Lastenheft, einer Netzbetreibervorgabe oder den Gerätegrenzen stammen. Die oben gerechneten 3- und 5-Prozent-Werte sind änderbare Vorprüfungsszenarien, keine AREI-Garantie. Für empfindliche Verbraucher kann der zulässige Spannungsbereich am Anschluss enger sein.

Trennen Sie anschließend die Prüfungen. Die Spannungsänderung beantwortet nur eine Frage. Der Leiter muss außerdem unter realer Verlegeart stromtragfähig sein, zu Überlast- und Kurzschlussschutz passen, Abschaltbedingungen und thermische Beanspruchung erfüllen und in Klemmen sowie Kabelwegen mechanisch geeignet sein. Mehrere einzeln unauffällige Teilstrecken können zusammen einen zu hohen Spannungsfall ergeben. Speiseleitung, Unterverteiler-Zuleitung und Endstromkreis gehören daher gemeinsam in die Bilanz.

Nach der Montage vergleichen Sie dokumentierten Weg und Leiter mit der Ausführung. Messungen können Netzspannungsbedingungen oder Übergänge zeigen, die ein reines Widerstandsmodell nicht vorhersieht. Ändern sich Weg, Werkstoff oder Phasenzuordnung, werden Eindrahtschema und Kabelliste aktualisiert. Dieser nachvollziehbare Nachweis ist für Elektriker und Kontrollorganismus wertvoller als ein Screenshot mit bloßem Grünstatus.

Amtliche Grundlage: FÖD Wirtschaft, AREI Buch 1 V06, Abschnitte 3.2.2 und 5.2.5. Der PlanElec-Rechner bleibt ein Vergleich zur Vorbemessung und erteilt keine Konformitätsaussage.

Änderungen nachvollziehen

Bewahren Sie Eingabewerte und Ergebnis je Planungsstand auf. Ändert sich die Kabellänge durch den realen Weg, der Anschluss von ein- zu dreiphasig oder die Last durch ein anderes Gerät, wird neu gerechnet und die Quelle notiert. Vergleichen Sie Prozentwert, Endspannung und kumulierte Teilstrecken. Ein größerer Leiter verbessert den Spannungsfall, löst aber keine ungeprüfte Schutz-, Klemmen- oder Verlegefrage. Das Rechenblatt bleibt Teil der fachlichen Auslegung und nicht deren Ersatz.

Ergebnis richtig kommunizieren

Schreiben Sie nicht „Kabel ist konform“, sondern etwa: „Für die dokumentierte Last, Länge, Nennspannung und das genannte Projektkriterium ergibt das Widerstandsmodell diesen Spannungsfall.“ Ergänzen Sie die ausdrücklich nicht geprüften Punkte. So kann ein Fachplaner das Ergebnis wiederholen, Eingaben ändern und die übrigen Dimensionierungsnachweise anschließen. Bei unbekannter Last ist eine Szenariorechnung klar als solche gekennzeichnet; sie wird nach Auswahl des realen Geräts ersetzt.

Dokumentieren Sie außerdem, ob die eingegebene Länge aus dem Plan, einer Messung oder einer konservativen Annahme stammt.