Spannungsfall — warum und wie viel

Wenn Strom durch einen Leiter fließt, fällt die Spannung entlang des Leiters aufgrund des Leiterwiderstands ab. Ein zu großer Spannungsfall führt zu schwachem Licht, schlecht funktionierenden Motoren und unnötigem Energieverlust im Kabel.

Die Leitfähigkeit κ beträgt bei 20 °C etwa 56 für Kupfer und etwa 35 für Aluminium. Bei langen Strecken und kleinen Querschnitten wird der Spannungsfall schnell spürbar.

• 01NORM (Tabelle G52.1, DS/HD 60364-5-52): max. 3 % Spannungsfall für Beleuchtung und max. 5 % für die übrigen Installationen.
• 02Beleuchtung ist empfindlicher als gewöhnliche Steckdosen — daher die niedrigere Grenze von 3 %.
• 03Die Zahl "4 %" ist ein orientierender IEC-Beispielwert, nicht der dänische G52.1-Grenzwert — nutze 3 %/5 %.

Bei kleinen Querschnitten dominiert der Widerstand R des Leiters, und die einfache Formel oben genügt. Bei großen Querschnitten (typisch ab etwa 50–95 mm² aufwärts) wird die Reaktanz X des Leiters spürbar, und der volle Spannungsfall muss mit R und X gerechnet werden — sonst bekommst du ein zu optimistisches Ergebnis.

sin φ ergibt sich aus cos φ: sin φ = √(1 − cos²φ). Bei cos φ = 0,9 ist sin φ ≈ 0,44. Das Reaktanzglied bedeutet, dass sehr große Kupferkabel keinen ganz so niedrigen Spannungsfall bekommen, wie es der Querschnitt allein vermuten lässt — R sinkt mit dem Querschnitt, X aber so gut wie nicht.

Dänische Tabellen rechnen oft mit κ = 56 für Kupfer, aber dieser Wert gilt bei 20 °C. Im Betrieb ist ein voll belasteter Leiter warm — bis zu 70 °C bei PVC-Isolierung — und dort fällt κ von Kupfer auf etwa 47, also rund 20 % höherer Widerstand. Rechnest du mit 56 bei einem Kabel, das im Betrieb warm ist, unterschätzt du den Spannungsfall. Aluminium liegt bei κ ≈ 35 bei 20 °C. (Quelle: DS/HD 60364-5-52, Annex G; Lehrbuchmaterial, Erhvervsskolernes Forlag.)