Spannungsfall Wechselstrom

Spannungsfall ist die Differenz von der Spannung an der Spannungsquelle und der Spannung, die tatsächlich am Verbraucher anliegt. Es ist letztlich die Spannung, die am Leitungswiderstand abfällt. Auch wenn in unserem Netz grundsätzlich alles parallel angeschlossen wird, so bildet Leitung hin, Verbraucher und Leitung zurück eine Reihenschaltung aus drei Widerständen.

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Wir gehen von Kupferleitern aus. Somit berechnet sich der Widerstand des Hinleiters (Phase) mit:

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l ist die Länge der Leitung, Kappa ist der Leitwert von Kupfer bei 20 °C (Temperaturunterschiede vernachlässigen wir bei der Berechnung des Spannungsfalls) und A ist der Querschnitt der Leitung.

Der Rückleiter (Neutralleiter) berechnet sich natürlich genauso und deshalb ergibt sich als Gesamtwiderstand der Leitung:

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Wir wissen, laut ohmschen Gesetzes ergibt sich Spannung, die an einem Widerstand abfällt aus Widerstand mal Strom (U = RI). Also multiplizieren wir den Widerstand der Leitung mit dem Strom, der diese durchfließen kann (bzw. wir beschränken uns hier auf den Wirkanteil des Stroms):

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An dieser Stelle erhalten wir, wenn wir es sehr genau nehmen würden, eine Unregelmäßigkeit. Denn Lasten sind normalerweise nicht rein ohmsch, sondern ohmsch-induktiv und somit gibt es zwischen der Spannung, die an der Leitung abfällt und der Spannung, die an der Last abfällt eine Phasenverschiebung, die man strenggenommen betrachten müsste. Der Unterschied wäre aber so gering, dass uns die Näherung reicht.

In Wechselstromkreisen können wir mit dieser Formel den Spannungsfall berechnen. Um den prozentualen Anteil zu erhalten, rechnen wir:

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Als Strom nehmen wir den Strom, der maximal im ungestörten Betrieb über die Leitung fließen wird. Bei Steckdosen bedeutet das den Nennstrom In des vorgeschalteten Schutzorgans, zum Beispiel 16 A. Bei festangeschlossenen Betriebsmitteln bedeutet das den Nennstrom dieser Geräte.

Beispiel

Leitungslänge l = 15 m, NYM-J 3x1,5 mm², Steckdose 16 A

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Entspricht in Prozent:

SpannungsfallAC0005.svg

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