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Leitungsquerschnitt richtig wählen: Strom, Länge und Spannungsfall
Zu dünn wird warm und verliert Spannung, zu dick kostet Gewicht, Platz und Geld. Mit welchen Größen Sie den passenden Querschnitt bestimmen und warum im Bordnetz oft der Spannungsfall entscheidet.
Zwei Kriterien: Erwärmung und Spannungsfall
Der Querschnitt einer Leitung muss zwei Bedingungen erfüllen. Erstens darf sie sich beim Betriebsstrom nicht unzulässig erwärmen. Das beschreibt die Strombelastbarkeit, die vom Leitungstyp, der Umgebungstemperatur, der Verlegeart und der Bündelung abhängt.
Zweitens darf der Spannungsfall auf der Leitung nicht so groß werden, dass der Verbraucher zu wenig Spannung erhält. Gerade in 12- und 24-Volt-Bordnetzen mit langen Leitungen ist oft der Spannungsfall das strengere Kriterium.
Spannungsfall berechnen
Für Gleichstrom gilt näherungsweise: Spannungsfall ΔU = 2 · L · I · ρ / A. Dabei ist L die einfache Leitungslänge in Metern (der Faktor 2 berücksichtigt Hin- und Rückleiter), I der Strom in Ampere, A der Querschnitt in mm² und ρ der spezifische Widerstand von Kupfer, in der Praxis rund 0,0178 Ω·mm²/m bei 20 °C.
Nach dem Querschnitt umgestellt: A = 2 · L · I · ρ / ΔU. Wird der Strom über die Fahrzeugmasse zurückgeführt, entfällt der Faktor 2 für die Leitung; der Übergangswiderstand zur Masse kommt dann hinzu. Bei höheren Temperaturen steigt der Widerstand von Kupfer, der Spannungsfall wird größer.
Rechenbeispiel
Ein Arbeitsscheinwerfer mit 10 A an 12 V ist über 6 m Leitung angeschlossen, Hin- und Rückleiter werden geführt. Erlaubt sei ein Spannungsfall von 3 %, also 0,36 V. Dann gilt A = 2 · 6 m · 10 A · 0,0178 Ω·mm²/m / 0,36 V ≈ 5,9 mm². Gewählt wird der nächstgrößere Normquerschnitt, hier 6 mm².
Mit 2,5 mm² läge der Spannungsfall bei rund 0,85 V, also etwa 7 %. Der Scheinwerfer würde spürbar dunkler. Welcher Spannungsfall zulässig ist, legt der Hersteller des Verbrauchers oder die Kundenspezifikation fest.
Weitere Einflüsse
- Umgebungstemperatur und Nähe zu Wärmequellen
- Bündelung: Viele Leitungen im Strang erwärmen sich gegenseitig
- Leitungstyp und Isolationswerkstoff mit seiner zulässigen Temperatur
- Kurzzeitige Ströme, zum Beispiel Anlaufströme von Motoren
- Absicherung: Sicherung und Querschnitt müssen zusammenpassen
- Kontakt und Crimp: Der Kontakt muss für den Querschnitt freigegeben sein
Umrechnungen zwischen AWG und mm² finden Sie in der AWG-Tabelle. Wenn Sie die Auslegung nicht selbst übernehmen möchten, erledigt das unsere Konstruktion.
