Kabelquerschnitt berechnen: So geht's

Kabel, bzw. elektrische Leitungen, haben die Aufgabe, Strom von einem Ort zum anderen zu transportieren. So weit, so gut. Der Querschnitt (die Fläche des elektrisch leitenden Teils, ausgedrückt in mm²) eines Kabels variiert jedoch in Abhängigkeit von mehreren physikalischen Eigenschaften (wie Spannung, Leistungsbedarf usw.). Um den richtigen Kabelquerschnitt zu berechnen, sollten Sie auf die folgenden Kriterien achten.

Vorschriften

Welcher Kabelquerschnitt in Hausinstallationen benötigt wird, definiert die VDE-Norm, die auch Vorgaben zum Errichten von Niederspannungsanlagen macht.

Kabelquerschnitt-Rechner

Ist die Anlage nicht genormt oder andersartig reguliert, gibt es dennoch eine Möglichkeit, den erforderlichen Querschnitt bestmöglich zu berechnen. Dies ist im Allgemeinen bei bestimmten Stromnetzen wie Industrienetzen der Fall oder bei Sonderfällen wie einer Erdleitung, der Versorgung eines Nebengebäudes, einer Werkstatt usw.

Kabeltyp

Kabel mit dem gleichen Querschnitt sind nicht immer gleich aufgebaut: Sie besitzen nicht die gleiche Isolierung, das gleiche leitfähige Metall, die gleiche Abschirmung. Diese Eigenschaften sind von Verwendungsort und Verwendungszweck abhängig.

Um Probleme wie übermäßige Erhitzung, vorzeitigen Verschleiß oder Isolationsfehler einer Leitung zu vermeiden und um einen optimalen, sicheren Betrieb zu gewährleisten, ist es unerlässlich, den richtigen Kabelquerschnitt auszuwählen.

Normen für den Kabelquerschnitt

Wie weiter oben bereits erwähnt, wird alles, was Strom im Haushalt betrifft, durch DIN-Normen und VDE-Vorschriften geregelt. Beachten Sie außerdem, dass Elektroarbeiten in Deutschland nur von ausgebildeten Elektrikern ausgeführt werden dürfen. Auch für das Errichten von Niederspannungsleitungen gibt es Vorschriften, die eingehalten werden müssen. Niederspannung bedeutet in diesem Fall:

• zwischen 50 und 1000 V (Volt) für Wechselstrom;

• zwischen 120 und 1500 V für Gleichstrom.

Die Vorschriften und Richtlinien hinsichtlich des Kabelquerschnitts gelten sowohl für Haushaltsinstallationen (230 V, einphasiger Wechselstrom), als auch für Industrieinstallationen (in der Regel 400 V, dreiphasiger Wechselstrom, selten auch Gleichstrom).

Minimaler Leitungsquerschnitt

Die folgende Tabelle zeigt Richtwerte für den minimalen Kabelquerschnitt bei einphasigen Stromleitungen je nach Strombelastbarkeit auf.

Je länger ein Kabel ist, desto größer ist der Spannungsabfall (in Volt). Dies ist für die Berechnung des Kabelquerschnitts wichtig, deren Methode weiter unten beschrieben wird.

In einer Hausinstallation fallen die Leitungslängen physikalisch gesehen in der Regel nicht ins Gewicht. In manchen Fällen, beispielsweise bei freistehenden Einfamilienhäusern, kann es jedoch sein, dass signifikante Spannungsabfälle auftreten.

Befindet sich Ihr Stromzähler (ein- oder dreiphasig) nämlich weiter vom Haus entfernt, z. B. an der Straße, kann es sein, dass der Spannungsfall so groß ist, dass Ihre Elektroinstallation nicht ordnungsgemäß funktioniert. Die folgende Tabelle gibt, je nach Nennstrom Ihres Schutzschalters nach dem Zähler und maximaler Kabellänge, die zu installierenden minimalen Leitungsquerschnitte an.

Minimaler Leitungsquerschnitt je nach maximaler Kabellänge und Nennstrom des Schutzschalters 

Neben dem Kabelquerschnitt legt die VDE-Norm auch den Farbcode für die einzelnen Leiter fest.

Ein mehradriges Kabel muss demnach Adern besitzen, die diesem Farbcode folgen und zum Stromkreis passen, den sie versorgen. Die folgende Tabelle listet die Farbkennzeichnungen auf, die in modernen Elektroinstallationen am häufigsten zu finden sind.

  Tabelle der Farbkennzeichnung elektrischer Leiter 

Es kann vorkommen, dass Sie mit Stromkreisen oder Elektroleitungen konfrontiert werden, die nicht explizit in den Vorschriften erwähnt werden. Dabei kann es sich um Werkstätten mit Hochleistungsmaschinen handeln oder um Nebengebäude. Die Liste dieser Sonderfälle ist lang.

Nutzen Sie in diesem Fall einfach die folgende Rechenformel. Sie wird Ihnen helfen, den benötigten Kabelquerschnitt so exakt wie möglich zu bestimmen, damit sich der Spannungsverlust in Grenzen hält und Sie gleichzeitig den Normen und Vorschriften gerecht werden.

• A = (ρ x 2L x P) / (ΔmaxU x U)

Bedeutung der Variablen:

• A: Leitungsquerschnitt in mm²

• ρ: Widerstand von Kupfer, der Standardwert beträgt 0,0179 Ω.mm2/m (bei 20 °C)

• L: Länge des Kabels in Metern

• P: Maximale Leistung in Watt

• ΔmaxU: maximal zulässiger Spannungsfall in Volt (2 % ist in der Regel ausreichend: 0,02 x 230 = 4,6 V bei einphasigen Leitungen oder 0,02 X 400 = 8 V bei dreiphasigen Leitungen)

• U: Nennspannung

Zugegeben, es handelt sich nicht gerade um die einfachste Rechenformel im Elektrobereich. Das folgende Beispiel macht die Rechnung etwas anschaulicher.

Beispielrechnung für einen Kabelquerschnitt

Sie haben ein Gartenhaus mit einer 100-W-Beleuchtung und ein paar Geräten mit einer Gesamtleistung von 2000 W. Nun möchten Sie eine Steckdose installieren, an der Sie die Ladegeräte Ihrer Akku-Werkzeuge (50 W) anschließen können.

Dieses Gartenhaus steht 30 Meter vom Verteilerkasten, an den die Leitung angeschlossen werden soll, entfernt.

Die Installation soll eine einphasige Spannung von 230 V besitzen.

A = (0,0179 x (30 x 2) x 2150) / (4,6 x 230) = 2309 / 1058 = 2,18 mm2

Sie benötigen demnach Kabel mit einem Querschnitt von 2,5 mm2 für Ihr Gartenhaus.

Sie können die verfügbare Leistung berechnen, wenn Sie den Querschnitt bereits kennen, aber nicht wissen, welche Werkzeuge, Maschinen usw. Sie verwenden können. Die Formel hierfür lautet:

P = (A x ΔmaxU x U) / (ρ x 2L)

Kabel- und Leitertypen werden durch Buchstaben und Ziffern gekennzeichnet. Diese genormte Kennzeichnung muss auf den Kabelummantelungen aufgedruckt sein.

Das gewählte Kabel muss zum Verwendungszweck passen. Der Gebrauch im Außenbereich kann einen vorschnellen Verschleiß (Temperatur, UV-Strahlen usw.) zur Folge haben. Ein Kabel, das in der Nähe einer Heizquelle, z. B. eines Heizkessels, verlegt ist, dafür jedoch nicht geeignet ist, kann im schlimmsten Fall sogar schmelzen.

Bei Haus-Elektroinstallationen reichen Standardschutzmaßnahmen vollkommen aus. Leitungen benötigen keinen besonderen Schutz außer einer isolierenden Ummantelung. Zudem befinden sich Leitungen in der Regel in Wellrohren, die unter Putz verlegt werden, in Kabelleisten oder in Geräten, sodass die Gefahr, mit ihnen in direkten Kontakt zu kommen, gering ist. 90 % der von Ihnen benutzten Kabel sind vom Typ H07 VU oder H07 VK.

Bei dieser Kennzeichnung gemäß europäischer Normen bezeichnet H die harmonisierte Leitung und 07 die zulässige Höchstspannung (bis zu 750 V).

Die folgenden Kennzeichen geben den Isolierwerkstoff des Kabels an. Hier finden Sie am häufigsten den Buchstaben V (Isolierung aus PVC) oder V2 (PVC-Isolierung, wärmebeständig bis 90 °C). U steht für einen eindrähtigen, runden Leiter aus Kupfer, K für einen feindrähtigen Leiter.

Danach folgt der Aderquerschnitt. Beispiel: H07 VK 2,5 mm2.

Per Definition ist ein Kabel ein Verbund aus Adern. Im Regelfall sind alle Leiter eines Kabels identisch. Aus diesem Grund gibt es mehrere Kennzeichnungen, die die Eigenschaften von Kabel und Leitern angeben. Neben der europäischen Norm gibt es auch eine speziell in Deutschland verwendete Kennzeichnung. Der Unterschied zwischen der europäischen und der deutschen Kennzeichnung wird auf einen Blick klar, wenn Sie folgende Beispiele betrachten:

• NYM-J 3x1,5 (deutsche Norm);

• H07 RNF 3G (europäische Norm).

NYM-J 3x1,5

Die Kennzeichnung der deutschen Norm in unserem Beispiel besitzt folgende Kürzel:

• N steht für Normenleitung;

• Y steht für mit PVC isolierte Adern;

• M bezeichnet die Mantelleitung;

• -J steht für den grün-gelben Schutzleiter;

• 3 steht für Anzahl der Adern;

• X bedeutet „mal“;

• 1,5 bezeichnet den Leiterquerschnitt in mm².

H07 RNF 3G (+ Querschnitt in mm²)

Im Vergleich dazu setzt sich die Kennzeichnung der europäischen Norm folgendermaßen zusammen:

• Wie oben bereits erwähnt, bezeichnet H die harmonisierte Leitung und 07 die zulässige Höchstspannung.

• R bedeutet, dass es sich um einen mehrdrähtigen, runden Kupferdraht handelt.

• N steht für den Isolierwerkstoff Polychloropren-Gummi.

• F steht für flexible, feindrähtige Leitungen.

• 3 bedeutet, dass die Leitung 3-adrig ist.

• G steht für den grün-gelben Schutzleiter.