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Spannungsfall berechnen

Berechnung des Spannungsfalls in Leitungen nach VDE 0100-520 mit praktischen Beispielen und Tabellen.

📖 11 Min. Lesezeit📅 Aktualisiert: 2026-02-04

Formelübersicht

Spannungsfall einphasigΔU = 2 × I × L × cos φ / (κ × A)

Spannungsfall für Wechselstrom-Einphasenstromkreise

ΔU=Spannungsfall in VI=Strom in AL=Leitungslänge in mcos φ=Leistungsfaktorκ=Leitfähigkeit (Cu: 56, Al: 35) m/Ω·mm²A=Querschnitt in mm²

Spannungsfall dreiphasigΔU = √3 × I × L × cos φ / (κ × A)

Spannungsfall für Drehstrom-Stromkreise

Prozentualer SpannungsfallΔU% = (ΔU / U_n) × 100

Relativer Spannungsfall bezogen auf Nennspannung

ΔU%=Spannungsfall in %U_n=Nennspannung (230 V oder 400 V)

Einführung

Der Spannungsfall in elektrischen Leitungen ist ein wichtiger Faktor bei der Dimensionierung von Installationen. Jede Leitung hat einen Widerstand, der bei Stromfluss zu einem Spannungsabfall führt. Ein zu hoher Spannungsfall kann dazu führen, dass Geräte nicht richtig funktionieren oder ineffizient arbeiten.

Die VDE schreibt maximale Spannungsfälle vor, die bei der Planung einzuhalten sind. In diesem Ratgeber lernen Sie, wie Sie den Spannungsfall berechnen und die richtige Leitung dimensionieren.

Was ist der Spannungsfall?

Der Spannungsfall ist die Differenz zwischen der Spannung am Anfang und am Ende einer Leitung. Er entsteht durch den Widerstand der Leitung:

ΔU = I × R_Leitung

Da der Strom bei Wechselstrom durch Hin- und Rückleiter fließt, verdoppelt sich der wirksame Leitungsweg:

R_Leitung = 2 × ρ × L / A = 2 × L / (κ × A)

Grenzwerte nach VDE 0100-520

Bereich	Max. Spannungsfall	Bezugsspannung
Beleuchtung	3%	230 V = 6,9 V
Andere Verbraucher	5%	230 V = 11,5 V
Hauptleitung + Endstromkreis	4% + 1% = 5% gesamt	-

Wichtig: Der Spannungsfall bezieht sich immer auf die gesamte Strecke vom Zähler bis zum Verbraucher!

Leitfähigkeit κ (Kappa)

Die Leitfähigkeit gibt an, wie gut ein Material Strom leitet:

Material	κ in m/(Ω·mm²)
Kupfer (Cu)	56
Aluminium (Al)	35

Kupfer leitet 60% besser als Aluminium bei gleichem Querschnitt.

Einfluss des Leistungsfaktors

Bei induktiven Lasten (cos φ < 1) ist der ohmsche Anteil geringer. Für rein ohmsche Lasten (Heizung, Glühlampe) gilt cos φ = 1.

Vereinfachte Formel (ohne cos φ): Für schnelle Überschlagsrechnungen kann bei typischen Lasten cos φ ≈ 1 angenommen werden.

Schritt-für-Schritt

1Betriebsstrom I und Leitungslänge L ermitteln
2Leitermaterial bestimmen (Cu: κ = 56, Al: κ = 35)
3Leistungsfaktor cos φ berücksichtigen (oft 0,9-1,0)
4Spannungsfall mit Formel berechnen
5Prozentualen Spannungsfall prüfen: ΔU% ≤ 3% (Licht) / 5% (Last)
6Bei Überschreitung: größeren Querschnitt wählen

Praktische Beispiele

Spannungsfall Steckdosenkreis

Aufgabe

Eine Steckdose mit 16 A ist über 25 m mit 2,5 mm² Kupferkabel angeschlossen. Wie hoch ist der Spannungsfall?

Lösung

1Gegeben: I = 16 A, L = 25 m, A = 2,5 mm², κ = 56, cos φ = 1
2Formel: ΔU = 2 × I × L × cos φ / (κ × A)
3Einsetzen: ΔU = 2 × 16 × 25 × 1 / (56 × 2,5)
4ΔU = 800 / 140 = 5,71 V
5Prozentualer Wert: ΔU% = 5,71 / 230 × 100 = 2,5%

Der Spannungsfall beträgt 5,7 V (2,5%) – das ist unter 5% und somit zulässig.

Mindestquerschnitt für LED-Beleuchtung

Aufgabe

Eine LED-Beleuchtung mit 10 A soll über 40 m mit max. 3% Spannungsfall installiert werden. Welcher Querschnitt ist nötig?

Lösung

1Gegeben: I = 10 A, L = 40 m, ΔU_max = 3% von 230 V = 6,9 V
2Formel umstellen: A = 2 × I × L / (κ × ΔU)
3Einsetzen: A = 2 × 10 × 40 / (56 × 6,9)
4A = 800 / 386,4 = 2,07 mm²
5Nächster Normquerschnitt: 2,5 mm²

Mindestens 2,5 mm² Kupferkabel ist erforderlich.

Drehstrom-Spannungsfall

Aufgabe

Eine Wallbox mit 11 kW (16 A, 400 V) ist 30 m vom Verteiler entfernt. 4 mm² NYM-J. Spannungsfall?

Lösung

1Gegeben: I = 16 A, L = 30 m, A = 4 mm², cos φ = 1, κ = 56
2Drehstrom-Formel: ΔU = √3 × I × L × cos φ / (κ × A)
3Einsetzen: ΔU = 1,732 × 16 × 30 × 1 / (56 × 4)
4ΔU = 831 / 224 = 3,71 V
5Prozentualer Wert: ΔU% = 3,71 / 400 × 100 = 0,93%

Der Spannungsfall beträgt 3,7 V (0,93%) – hervorragend für eine Wallbox.

Normative Grundlagen

DIN VDE 0100-520: Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel – Kabel- und Leitungsanlagen

Der zulässige Spannungsfall bezieht sich auf den Gesamtwert vom Zähler bis zum Verbraucheranschluss:

3% für Beleuchtungsanlagen
5% für andere Verbraucher

Die Werte können in begründeten Fällen überschritten werden, wenn:

Große Motoranlaufströme auftreten
Einzelne Hochlastverbraucher mit kurzer Betriebsdauer

DIN 18015-1: Empfohlene Mindestaustattung in Wohngebäuden

⚠️Häufige Fehler vermeiden

✗Faktor 2 bei einphasig vergessen → Rechnung halbiert falsch
✗Falsches κ verwenden → Aluminium und Kupfer verwechseln
✗Nur Endstromkreis rechnen → Zuleitung zur Unterverteilung vergessen
✗Spannungsfall auf 230 V statt 400 V beziehen bei Drehstrom
✗cos φ = 1 bei Motoren annehmen → lieber mit 0,85 rechnen

📋Zusammenfassung

Der Spannungsfall begrenzt die zulässige Leitungslänge:

Formeln:

Einphasig: ΔU = 2 × I × L / (κ × A)
Dreiphasig: ΔU = √3 × I × L / (κ × A)

Grenzwerte nach VDE:

Beleuchtung: max. 3%
Andere Verbraucher: max. 5%

Leitfähigkeit:

Kupfer: κ = 56 m/(Ω·mm²)
Aluminium: κ = 35 m/(Ω·mm²)

Bei Überschreitung → größeren Querschnitt wählen!

Häufig gestellte Fragen

Für Überschlagsrechnungen können Sie cos φ = 1 annehmen. Bei induktiven Lasten (Motoren) führt dies zu einer leichten Überdimensionierung, die nicht schadet. Für genaue Berechnungen: Typische Werte sind 0,85-0,95 für Motoren und 1,0 für ohmsche Lasten.

Addieren Sie die Spannungsfälle aller Teilstrecken: Zähler → Hauptverteiler → Unterverteiler → Endgerät. Der Gesamtwert muss unter dem Grenzwert bleiben. Bei langen Zuleitungen kann der Spielraum für Endstromkreise sehr gering werden.

Lampen reagieren empfindlicher auf Unterspannung. Bei Glühlampen reduziert sich die Lichtleistung überproportional (Spannungsminderung hoch 3,5). LEDs mit Schaltnetzteil sind toleranter, aber für ein gleichmäßiges Lichtbild sollte der Spannungsfall gering sein.

SpannungsfallLeitungslängeKabelquerschnittVDE 0100-520LeitfähigkeitKupferAluminium