Beim Dimensionieren von Kabeln und Leitungen für die Elektroinstallation in Gebäuden müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden, wie beispielsweise die Stromstärke, die Entfernung, die Art der Last, die Umgebungstemperatur und der Spannungsabfall.
Um die richtige Kabelgröße zu bestimmen, muss zunächst die maximal zulässige Stromstärke der Last ermittelt werden. Diese wird dann verwendet, um den Querschnitt des Kabels auszuwählen, der die Übertragung des Stroms ohne Überhitzung des Kabels gewährleistet.
Je nach Entfernung und Umgebungstemperatur muss auch der Spannungsabfall berücksichtigt werden. Ein zu großer Spannungsabfall kann dazu führen, dass die Last nicht ausreichend mit Strom versorgt wird.
Es gibt nationale und internationale Normen, die die Kabelgröße in Abhängigkeit von der Stromstärke und der Entfernung vorschreiben. In Deutschland ist die DIN VDE 0298-4 ein wichtiger Standard für die Elektroinstallation in Gebäuden.
Es ist wichtig, dass die Kabel und Leitungen korrekt dimensioniert und installiert werden, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit der elektrischen Anlage zu gewährleisten. Bei der Planung und Installation von Elektroanlagen in Gebäuden ist es daher empfehlenswert, einen qualifizierten Elektroinstallateur oder eine Elektrofachkraft zu konsultieren.
Eine typische handelsübliche Waschmaschine hat eine Leistungsaufnahme von etwa 2.000 Watt bei 230 Volt Wechselstrom.
Bitte beachte!
Die Strombelastbarkeit ist nicht die einzige zu überprüfende Größe!
Um die Strombelastbarkeit der Leitung zu berechnen, kann die Formel I=P/U verwendet werden, wobei I die Stromstärke in Ampere, P die Leistung in Watt und U die Spannung in Volt ist.
In diesem Fall wäre die Stromstärke:
I = P / U = 2000 W / 230 V ≈ 8,7 A
Anhand der errechneten Stromstärke kann nun in Tabellen aus der VDE oder der Kabelhersteller entnommen werden, welche Leitungen mit dem errechneten Strom belastet werden können. Dafür ist aber voran auch die Dimensionierung der Absicherung vorzunehmen, denn die Strombelastbarkeit der Leitung muss nach dem Nennstrom der Absicherung aus den genannten Tabellen entnommen werden.
Um sicherzustellen, dass die Leitung ausreichend dimensioniert ist, sollte der Leitungswiderstand und der Spannungsabfall berechnet und berücksichtigt werden. Die genauen Spezifikationen und Empfehlungen für die Kabelgröße und den Leitungsquerschnitt können in den einschlägigen Normen und Vorschriften (z.B. DIN VDE 0298-4) nachgeschlagen werden.
Um eine Spannungsfallberechnung für das Beispiel der Waschmaschine durchzuführen, müssen wir die Länge der Leitung sowie den Leitungswiderstand berücksichtigen. Wir gehen davon aus, dass die Waschmaschine 10 Meter von der Stromversorgung entfernt ist und die Leitung aus Kupfer mit einem Querschnitt von 2,5 mm² besteht.
Der Leitungswiderstand von Kupfer bei einer Temperatur von 20°C beträgt ungefähr 0,0175 Ohm pro Meter und mm². Der Leitungswiderstand für unsere 2,5 mm² Kupferleitung mit einer Länge von 10 Metern berechnet sich daher wie folgt:
R = L x ρ / A = 10 m x 0,0175 Ohm/m*mm² / 2,5 mm² = 0,07 Ohm
Als nächstes müssen wir den Strom durch die Leitung berechnen, den wir im vorherigen Beispiel bereits als 8,7 A berechnet haben.
Dann können wir den Spannungsabfall über die Leitung berechnen:
U = R x I = 0,07 Ohm x 8,7 A = 0,61 Volt
Dies bedeutet, dass bei einer Leitungslänge von 10 Metern und einem Leitungsquerschnitt von 2,5 mm² der Spannungsabfall bei einer Strombelastung von 8,7 A etwa 0,61 V beträgt. Ein Spannungsabfall von weniger als 3% wird normalerweise als akzeptabel angesehen, um eine ordnungsgemäße Stromversorgung der Waschmaschine zu gewährleisten.
In Deutschland ist die relevanteste Norm für die Elektroinstallation in Wohngebäuden die DIN VDE 0100. In dieser Norm gibt es spezifische Anforderungen an den Spannungsfall in Endstromkreisen in Wohngebäuden, die kleiner oder gleich 16 Ampere sind.
Gemäß der DIN VDE 0100-520:2013-06, Abschnitt 520.6.3, darf der Spannungsfall in Endstromkreisen in Wohngebäuden mit einer Nennstromstärke kleiner oder gleich 16 Ampere bei maximaler Belastung (einschließlich Anlaufstrom) den Wert von 3% der Nennspannung nicht überschreiten.
In diesem Kontext bedeutet „maximale Belastung“ diejenige Belastung, bei der der höchste Strom durch den Stromkreis fließt, beispielsweise bei gleichzeitigem Betrieb mehrerer elektrischer Verbraucher, die an den gleichen Stromkreis angeschlossen sind.
Wenn der Spannungsfall bei maximaler Belastung den Grenzwert von 3% überschreitet, können Probleme wie eine unzureichende Stromversorgung von elektrischen Geräten, Fehlfunktionen oder Überhitzung der elektrischen Anlage auftreten.
Daher ist es wichtig, bei der Planung und Installation von elektrischen Anlagen in Wohngebäuden sicherzustellen, dass der Spannungsfall in Endstromkreisen den in der DIN VDE 0100-520:2013-06 festgelegten Grenzwert von 3% nicht überschreitet.
Außerdem ist die Dimensionierung der Absicherung der Stromkreise ein wichtiger Aspekt bei der Planung und Installation von elektrischen Anlagen. Das Überstromschutzorgan dient dazu, die Stromkreise bei Überlastung oder Kurzschluss zu schützen.
Die Formel, auf die Sie sich beziehen, ist die Grundformel zur Bestimmung des Auslösestroms des Überstromschutzorgans, der auch als Nennstrom bezeichnet wird. Die Formel lautet: Ib ≤ In ≤ Iz oder Iz ≥ 0,69 x I2. Dabei bedeuten:
Die Formel Ib ≤ In ≤ Iz besagt, dass der Nennstrom des Überstromschutzorgans nicht kleiner sein darf als der Bemessungsstrom der Leitung und nicht größer als der maximal auftretende Kurzschlussstrom. Der Nennstrom des Überstromschutzorgans sollte so gewählt werden, dass er den tatsächlichen Strombedarf des Stromkreises nicht übersteigt, aber dennoch ausreichend hoch ist, um Überlastungen und Kurzschlüsse zuverlässig zu schützen.
Die Formel Iz ≥ 0,69 x I2 gibt eine Möglichkeit zur Berechnung des minimal erforderlichen Kurzschlussstroms vor. Der Wert 0,69 ist ein Faktor, der aufgrund der Annahme eines symmetrischen Kurzschlussstroms verwendet wird, was jedoch nicht immer der Realität entspricht. In der Praxis sollte eine genaue Berechnung des Kurzschlussstroms, unter Berücksichtigung der spezifischen Eigenschaften der elektrischen Anlage, durchgeführt werden.
Es ist wichtig, die Überstromschutzvorrichtungen sorgfältig auszuwählen und zu dimensionieren, um eine zuverlässige und sichere Stromversorgung zu gewährleisten und gleichzeitig die elektrische Anlage und angeschlossene Geräte vor Überlastungen und Kurzschlüssen zu schützen.
Donato Clausing
Wiesenweg 2
97232 Giebelstadt