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Spannungsfall - Wie rechnet man richtig?

Diskutiere Spannungsfall - Wie rechnet man richtig? im DIN / VDE Richtlinien Forum im Bereich ELEKTROINSTALLATION; Ich möchte dies einmal zur Diskussion stellen. Eine häufige Frage ist jene, wie lang eine Leitung oder ein Kabel sein darf um den geforderten...

  1. T.Paul

    T.Paul Leitungssucher

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    Ich möchte dies einmal zur Diskussion stellen. Eine häufige Frage ist jene, wie lang eine Leitung oder ein Kabel sein darf um den geforderten Spannungsfall einzuhalten. Sei es die Vorgabe 3% aus der DIN 18015-1 oder 4% aus DIN VDE 0100-520 oder 0,5/1,0/1,25/1,5% nach TAB - Die zu nutzende Formel ist immer die gleiche.


    Für 3-Phasen-Wechselspannung gilt:


    l = (Du * UN * q * kappa) / (Wurzel 3 * 100 % * I * cos Phi)


    Du = Spannungsfall
    UN = Nennspannung
    q = Querschnitt
    kappa = Elektrische Leitfähigkeit
    I = Strom
    cos Phi = Leistungsfaktor


    der Knackpunkt an dieser Berechnung ist die anzuwendende Leitfähigkeit. Gelehrt wird m.W. 56 MS/m, was einem Leiterwerkstoff SE - Cu F20 bei 20°C entsprechen soll, während reines Kupfer eine Leitfähigkeit von 58 MS/m bei 20°C aufweist.


    Nehmen wir einen üblichen Verdächtigen, einen 16A-Stromkreis im 400V-Netz, erlaubte 3% Spannungsfall und einen Querschnitt von 2,5mm² bei einem Leistungsfaktor von 1 - für den Praktiker: Eine im Gewerbe verbaute "CEE-Steckdose 16A, 5polig".


    Es ergibt sich l = (3% * 400V * 2,5mm² * 56m/(Ohm*mm²)) / (Wurzel 3 * 100% * 16A * 1) = 60,6m


    Schlagen wir nach in der DIN VDE 0100-520 Beiblatt 2:2002-11 Tabelle 2 und lesen die selbe Situation ab: 56m.


    Eine Differenz von 4,6m - wie kommt das? Die Tabelle gilt nicht für 20°C Leitertemperatur, sondern für 30°C. Ok, etwas warm wird die Leitung und wir arbeiten nach Norm - also alles mit 30°C Leitertemperatur rechnen. Dazu benötigen wir die Leitfähigkeit bei 30°C, die wir über den Temperaturkoeffizient ermitteln. Bei o.g. Kupfer-Leiterwerkstoff wäre dies alpha20 = 0,0039 K^-1.


    R30 = R20 / (1 + alpha * Delta Teta) = 56 / (1 + 0,0039 * 10) = 53,9 MS/m


    Es ergibt sich l = (3% * 400V * 2,5mm² * 53,9m/(Ohm*mm²)) / (Wurzel 3 * 100% * 16A * 1) = 58,3m


    Immer noch eine Differenz von 2,3m - Rundungsfehler? Schlimm genug ... dann schlagen wir mal die DIN VDE 0100-600:2008-06 auf - Ein Diagramm an Anhand D - Ich lese ab etwa 68m - ok, das Diagramm ist für 4% Spannungsfall - auf 3% gerechnet wären das dann 68 / 1,33 = 51,1m - Na huch, viel weniger. Warum? Nach Angabe wurde mit 55°C Leitertemperatur gerechnet. Na toll, dann rechne ich nochmal nach:


    R55 = R20 / (1 + alpha * Delta Teta) = 56 / (1 + 0,0039 * 35) = 49,3 MS/m


    Es ergibt sich l = (3% * 400V * 2,5mm² * 49,3m/(Ohm*mm²)) / (Wurzel 3 * 100% * 16A * 1) = 53,4m


    Passt schon wieder nicht - War mein Ausgangswert von 56 MS/m bei 20°C schon falsch? Warum wird in der Norm mit versch. Temperaturen gerechnet? Und womit sollen wir eigentlich rechnen beim planen?


    Ich habe Infomaterial aus einem Lehrgang zur DIN VDE, da befindet sich ein Hinweis zu der DIN VDE 0100-600, mit einer Leitfähigkeit von Kappa = 49,12 zu rechnen - Ich rechne nach.


    l = (3% * 400V * 2,5mm² * 49,12m/(Ohm*mm²)) / (Wurzel 3 * 100% * 16A * 1) = 53,2m


    Hmm ... und mit 4%? Stimmt mein Korrekturwert nicht?


    l = (4% * 400V * 2,5mm² * 49,12m/(Ohm*mm²)) / (Wurzel 3 * 100% * 16A * 1) = 70,9m


    Nein, selbst ungenau abgelesen - das Diagramm zeigt definitiv weniger als 70 ...


    Es bleibt Erklärungsbedürftig.


    - Mit welcher Temperatur ist der Spannungsfall zu errechnen?
    - Welche Leitfähigkeit ergibt sich hierbei?
    - Mit welchen Werten wird im VDE gerechnet?
     
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  3. #2 Lötauge35, 20.05.2013
    Lötauge35

    Lötauge35 Lichtbogenlöscher

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    AW: Spannungsfall - Wie rechnet man richtig?

    der Leitwert des Kupfers kann abweichen, ebenso könnte auch der Querschnitt statt 2,5mm² nur noch 2,4mm² betragen im Bereich der Fertigungstoleranzen.
    Den tatsächlichen Spannungsabfall einer Leitung lässt sich also nur durch Messung exakt feststellen.
    Die Übergangswiderstände der Steckvorrichtung und Klemmstellen, sowie des Leitungsschutzschalters wären ja auch noch irgendwie zu berücksichtigen.
     
  4. T.Paul

    T.Paul Leitungssucher

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    AW: Spannungsfall - Wie rechnet man richtig?

    Das ist ja richtig, aber in der Planung muss man ja von irgendwas ausgehen und irgendwie sind die Parameter dafür nicht gerade ersichtlich - Wenn ich nach 0100-520 errichte und knapp an der maximalen Länge bin ist diese dann nach 0100-600 bei der Erstprüfung schon falsch, weil hier 25K Differenz bestehen in der Norm - das kanns ja nicht wirklich sein, oder?
     
  5. #4 Zelmani, 20.05.2013
    Zelmani

    Zelmani Lüsterklemmer

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    AW: Spannungsfall - Wie rechnet man richtig?

    Was normativ korrekt ist, kann ich Dir auch nicht sagen, aber einen interessanten Thread zu diesem Thema gab es mal hier: Spannungsfallermittlung - diesteckdose
     
  6. T.Paul

    T.Paul Leitungssucher

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    AW: Spannungsfall - Wie rechnet man richtig?

    Im Prinzip ist also alles zwischen 20°C und 70°C (für PVC-isolierte Leiter) richtig und zugleich falsch!?

    In der DIN VDE 0100 Beiblatt 5:1995-11 findet sich eine Tabelle bei der mit 20°C gerechnet wurde, was in Abschn. 2.2 als "vertretbar" betitelt wird. Je aktueller die Norm, desto höher die Temperatur scheint mir ...

    DIN VDE 0100 Beiblatt 5:1995-11 -> 20°C
    DIN VDE 0100-520 Beiblatt 2:2002-11 -> 30°C
    DIN VDE 0100-600:2008-06 -> 55°C
     
  7. #6 Zelmani, 21.05.2013
    Zelmani

    Zelmani Lüsterklemmer

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    AW: Spannungsfall - Wie rechnet man richtig?

    Nach meiner unmaßgeblichen persönlichen Meinung ist es sinnvoll,

    a) mit dem zu erwartenden Betriebsstrom und
    b) mit der bei Dauerbetriebsstrom zu erwartenden Leitertemperatur bei üblichen Umgebungsbedingungen zu rechnen.

    Letztere ohne empirisches Messen zu ermitteln, dürfte im konkreten Anwendungsfall nicht ganz unproblematisch sein. Aus dem Bauch heraus würde ich 50°C für einen vernünftigen Kompromiss halten, wenn man als Betriebsstrom die zulässige Strombelastbarkeit zugrunde legt. Interessant wäre es dennoch, mal konkret Messungen anzustellen, wieviel Sicherheitsabstand von den für PVC-Leitungen erlaubten 70°C bei der VDE einkalkuliert wurde.

    Meiner Ansicht nach auch zu berücksichtigen ist die zur Verfügung stehende "Leerlaufspannung". Bei einem abgelegenen Hof mit am HAK verfügbaren 215V hat das Thema Spannungsfall eine ganz andere Relevanz als bei einem Haus direkt neben dem Ortstrafo.
     
  8. #7 Kaffeeruler, 21.05.2013
    Kaffeeruler

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    AW: Spannungsfall - Wie rechnet man richtig?

    a) Absicherung, Betriebsstrom wäre mir zu ungenau
    b) innen /Außenbereich.
    die 50° sind evtl gar net so verkehrt Bernd ;)


    Mfg Dierk
     
  9. bigdie

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    AW: Spannungsfall - Wie rechnet man richtig?

    Den Unterschied nutzen schon die Kabelhersteller indem sie dir dünnere Leitungen verkaufen. !,5mm² ist nähmlich nicht 1,5mm², kannst du mal nachmessen. deshalb kanst du nicht mit 58 rechnen.
     
  10. #9 hansano, 21.05.2013
    hansano

    hansano Leitungssucher

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    AW: Spannungsfall - Wie rechnet man richtig?

    Diese Vorgehensweise halte ich für die praktikabelste, letzendlich zeigt die Rechnerei von Paul (Respekt vor dieser Arbeit), dass die stoistische Anwendung der Normen nur zu Kopfschmerzen führt.
     
  11. #10 Elektro, 21.05.2013
    Elektro

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    AW: Spannungsfall - Wie rechnet man richtig?

    Hallo zusammen,

    in der Fachzeitschrift de ist vor einiger Zeit ein Beitrag dazu erschienen.

    http://www.elektro.net/wp-content/archiv/sites/13/2010/18/DE_18_10_GiG.pdf
    Mit Link zu einer Excel datei zum Rechnen.
    Leider nur für Abo Kunden, .Paul hat glaube ich ein Abo
    Da gibt es Resistanzbelag und Raktanzbelag, nie in der Schule was davon gehört.

    Ps. erst rechnet er vor, das die Temperatur von Bedeutung ist und im Beispiel Zähler/Verteiler Rechnet er wieder mit 20 Grad

    Dazu kommt dann noch das Thema Symmetrische Belastung und Anwenden der Drehstromformel?
    Bei einer Steckdose wohl nicht gegeben.
     
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Spannungsfall - Wie rechnet man richtig?

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