Warum die Spannung abfällt
Jeder Leiter hat einen gewissen Widerstand, der Strom verliert unterwegs also etwas Spannung. Bei langen Leitungen oder dünnen Adern bekommt das Gerät am Ende merklich weniger als die Quelle liefert, und die verlorene Energie erwärmt das Kabel.
Die Formel
Bei Gleichstrom und einphasigem Wechselstrom fließt der Strom hin und zurück, die Länge zählt also doppelt:
Spannungsfall = 2 × Länge × Strom × spezifischer Widerstand ÷ Querschnitt
Bei Drehstrom die 2 durch √3 ersetzen, etwa 1,732. Kupfer hat einen spezifischen Widerstand von etwa 0,0172 Ω·mm²/m, Aluminium von etwa 0,0282.
Beispiel
Eine einphasige Leitung von 25 m aus Kupfer mit 2,5 mm² und 16 A: 2 × 25 × 16 × 0,0172 ÷ 2,5 = 5,5 V. Bei 230 V sind das 2,4%.
Wie viel ist zulässig
Ein verbreitetes Ziel sind höchstens 3% im Endstromkreis und 5% insgesamt von der Einspeisung bis zum Verbraucher; so empfiehlt es etwa der US-amerikanische National Electrical Code in einem Hinweis. Die örtlichen Errichtungsbestimmungen legen eigene Grenzen fest. Ist der Spannungsfall zu hoch, einen größeren Querschnitt oder eine kürzere Leitung wählen. Der Leiter muss außerdem für den Strom ausgelegt sein, was der Spannungsfall allein nicht prüft.
Rechner und Tabelle
Der Spannungsfall-Rechner arbeitet mit AWG oder mm², Kupfer oder Aluminium. Die AWG-Tabelle listet jede AWG-Größe mit Durchmesser, Querschnitt und Widerstand.