Spannungsfall berechnen: Beispiel 230 V mit Tabelle

1. Was Spannungsfall bedeutet

Jede Leitung hat einen elektrischen Widerstand. Fließt Strom, fällt an diesem Widerstand ein Teil der Spannung ab. Am Gerät kommt deshalb weniger an als im Verteiler. Dieser Unterschied ist der Spannungsfall, angegeben in Volt oder in Prozent der Nennspannung.

Ein zu hoher Spannungsfall hat praktische Folgen: Heizgeräte liefern weniger Wärme, Motoren laufen schwer an, LED-Treiber und Netzteile arbeiten am Rand ihres Bereichs. Außerdem wird die verlorene Spannung in der Leitung zu Wärme. In Deutschland ist es üblich, für Verbraucheranlagen höchstens 3 % vom Zähler bis zum Verbraucher anzusetzen. Für die Hauptleitung zwischen Hausanschluss und Zähler setzt die VDE-AR-N 4100 einen deutlich kleineren Wert an; dieser Anteil ist hier nicht enthalten.

2. Die Formel für 230 V

Bei Wechselstrom fließt der Strom über den Außenleiter hin und über den Neutralleiter zurück. Deshalb zählt die Leitungslänge doppelt:

ΔU = 2 × L × I × ρ ÷ A

Für Geräte mit Motor oder Netzteil kommt der Leistungsfaktor cos φ hinzu: Der Strom wird dann aus I = P ÷ (U × cos φ) bestimmt. Ein Heizlüfter ist ein reiner Widerstand, cos φ ist 1.

3. Schritt für Schritt

Schritt 1, Strom: I = 2 000 W ÷ 230 V = 8,70 A

Schritt 2, Spannungsfall in Volt: ΔU = 2 × 25 m × 8,70 A × 0,0225 ÷ 1,5 mm² = 6,52 V

Schritt 3, in Prozent: 6,52 V ÷ 230 V × 100 = 2,84 %

Schritt 4, Bewertung: 2,84 % liegt unter 3 %. Die Leitung passt, aber mit wenig Reserve. Hängt am selben Stromkreis vorne noch ein weiterer Verbraucher, wird es knapp, denn dann fließt durch den vorderen Abschnitt mehr Strom.

Schritt 5, Spannung am Gerät: 230 V − 6,52 V = 223,5 V

4. Und der ganze Stromkreis?

Das Rechenbeispiel betrachtet nur den Heizlüfter. Der Stromkreis ist aber mit B16 abgesichert, und an der Steckdose könnte auch ein Gerät mit vollen 16 A hängen. Dann ergäben sich auf denselben 25 m mit 1,5 mm² 12,00 V oder 5,22 %, deutlich über der Empfehlung. Für einen Steckdosenkreis dieser Länge würde man deshalb heute 2,5 mm² verlegen (3,13 % bei 16 A) oder mit B13 absichern, wenn die Belastbarkeit und die Nutzung das zulassen.

Für Bestandsanlagen heißt das nicht, dass sofort neu verkabelt werden muss. Es heißt aber: Große Dauerlasten wie Heizlüfter, Trockner oder Klimageräte gehören an kurze Stromkreise oder an eigene Leitungen.

5. Die Netzspannung schwankt mit

Die 230 V im Verteiler sind ein Nennwert. Im öffentlichen Netz darf die Spannung um bis zu 10 % abweichen. Liegt sie am unteren Rand bei 207 V, kommen am Heizlüfter nur noch 200,5 V an. Für ein Heizgerät ist das unkritisch, für empfindliche Elektronik oder einen anlaufenden Motor kann es knapp werden. Auch deshalb ist die 3-%-Empfehlung sinnvoll: Sie lässt Reserve für das, was vor dem Zähler passiert.

6. Warum 0,0225 und nicht 0,0178?

In Tabellenbüchern steht für Kupfer oft ρ = 0,0178 Ω·mm²/m oder die Leitfähigkeit κ = 56 m/(Ω·mm²). Das gilt bei 20 °C. Eine belastete Leitung ist aber wärmer, und mit der Temperatur steigt der Widerstand. Der Wert 0,0225 entspricht etwa einer Leitung bei Betriebstemperatur und liegt damit auf der sicheren Seite. Mit κ = 56 ergäbe sich im Beispiel nur 5,18 V statt 6,52 V.

Wer mit κ rechnet, nutzt die gleichwertige Form ΔU = 2 × L × I ÷ (κ × A). Für die Planung empfiehlt sich der wärmere Wert, weil er den realen Betrieb besser abbildet.

7. Tabelle: Spannungsfall bei 10 A und 230 V

8. Tabelle: Spannungsfall bei 16 A und 230 V

Werte über 3 % bedeuten: Querschnitt erhöhen oder Last verkleinern. Für Ströme dazwischen lässt sich linear umrechnen, denn der Spannungsfall ist proportional zu Strom und Länge.

9. Maximale Leitungslänge für 3 %

Stellt man die Formel nach der Länge um, ergibt sich L_max = 0,03 × 230 V × A ÷ (2 × I × ρ):

10. Vergleich: dieselbe Leistung mit Drehstrom

Bei Drehstrom verteilt sich die Leistung auf drei Außenleiter, und im Neutralleiter fließt bei symmetrischer Last kein Strom. Die Formel lautet ΔU = √3 × L × I × ρ ÷ A, bezogen auf 400 V. Ein Beispiel mit 6 kW auf 25 m und 1,5 mm²:

Der Spannungsfall sinkt bei Drehstrom auf ein Sechstel. Das ist der Grund, warum große Verbraucher wie Herd, Durchlauferhitzer oder Wallbox dreiphasig angeschlossen werden. Für den einphasigen Fall wären 1,5 mm² bei 26,1 A ohnehin thermisch überlastet.

11. Spannungsfall ist auch Verlust

Die 6,52 V, die in der Leitung abfallen, werden bei 8,70 A zu 57 W Wärme in der Wand. Zugleich gibt der Heizlüfter bei niedrigerer Spannung weniger Leistung ab, weil sie bei einem Widerstand mit dem Quadrat der Spannung sinkt: rechnerisch etwa 1.888 W statt 2 000 W. Beim Heizlüfter ist das kein Verlust im engeren Sinn, denn die Wärme bleibt im Haus. Bei einer Pumpe oder einem Motor ist sie verloren.

12. Spannungsfall messen

Gemessen wird mit einem Multimeter, jeweils unter Last: einmal an der Klemme im Verteiler, einmal an der Steckdose, während der Heizlüfter läuft. Die Differenz ist der Spannungsfall. Weil die Netzspannung schwankt, sollten beide Werte kurz nacheinander abgelesen werden. Liegt die Differenz deutlich über dem berechneten Wert, steckt oft eine schlechte Klemmstelle im Stromkreis, etwa in einer alten Abzweigdose oder einer gesteckten Klemme. Messungen am offenen Verteiler gehören in die Hand einer Elektrofachkraft.

13. Checkliste für die eigene Rechnung

1. Strom bestimmen: aus der Leistung mit I = P ÷ (U × cos φ) oder, bei Steckdosenkreisen, den Nennstrom des LS-Schalters nehmen.
2. Einfache Leitungslänge messen, mit allen Umwegen über Decken und Abzweigdosen.
3. Querschnitt der vorhandenen Leitung feststellen, zum Beispiel am Aufdruck des Mantels.
4. Mit ρ = 0,0225 rechnen und bei 230 V die Länge verdoppeln.
5. Ergebnis mit 3 % vergleichen und Unterverteilungen davor mitzählen.
6. Belastbarkeit getrennt prüfen: Ein kleiner Spannungsfall sagt nichts darüber, ob die Leitung thermisch passt.

14. Häufige Fehler

• Einfache statt doppelte Länge: Bei 230 V zählt Hin- und Rückleiter; wer das vergisst, rechnet nur den halben Spannungsfall.
• Nennstrom des Geräts statt Absicherung: Für Steckdosenkreise ist der Nennstrom des LS-Schalters der sichere Rechenwert, weil jede Last angeschlossen werden kann.
• ρ bei 20 °C: unterschätzt den Spannungsfall im Betrieb.
• Nur den letzten Abschnitt betrachtet: Die 3 % gelten vom Zähler an, Unterverteilungen zählen mit.

15. Häufige Fragen

Wie groß ist der Spannungsfall bei 2 kW auf 25 m mit 1,5 mm²? 6,52 V oder 2,84 %.

Wie lang darf eine 1,5-mm²-Leitung bei 16 A sein? Rund 14 m für 3 % Spannungsfall.

Und mit 2,5 mm² bei 16 A? Etwa 24 m.

Wie viel Spannung kommt am Heizlüfter an? Etwa 223,5 V, wenn im Verteiler 230 V anliegen.

Was ändert sich mit κ = 56? Der Spannungsfall sinkt rechnerisch auf 5,18 V, weil die Leitung als kalt angenommen wird.

Zusammenfassung

Eigene Werte durchrechnen? Der Spannungsfall-Rechner liefert das Ergebnis mit derselben Formel in Sekunden.