Kabelquerschnitt berechnen für 400V Drehstrom Aluminiumleitung – Ein Leitfaden mit Beispiel

Die Berechnung des richtigen Kabelquerschnitts für Elektroleitungen in Drehstromsystemen ist entscheidend für die Sicherheit und Effizienz einer elektrischen Anlage. In diesem Leitfaden zeige ich Ihnen, wie Sie den Kabelquerschnitt für eine 400V Drehstrom-Aluminiumleitung berechnen können. Zudem werde ich ein praktisches Beispiel anhand einer JavaScript-Funktion durchgehen, um die Berechnung zu veranschaulichen.

Warum ist der Kabelquerschnitt wichtig?

Der richtige Kabelquerschnitt ist entscheidend, um sicherzustellen, dass eine Leitung die benötigte elektrische Energie effizient transportiert, ohne dass es zu einem übermäßigen Spannungsabfall oder einer Überhitzung kommt. Dies ist besonders wichtig in Drehstromsystemen, die üblicherweise in industriellen und gewerblichen Anwendungen verwendet werden.

Ausgangsparameter für die Berechnung

Um den Kabelquerschnitt korrekt zu berechnen, verwenden wir die folgenden Parameter:

• Leistung (P): Die elektrische Leistung in Kilowatt (kW), die das Kabel transportieren soll.
• Spannung (U): Die Spannung des Drehstromsystems, hier 400V.
• Leistungsfaktor (cos φ): Typischerweise zwischen 0,8 und 0,9.
• Leitungslänge (L): Die Länge der Leitung in Metern (m).
• Verkettungsfaktor: √3 ≈ 1,732 (für Drehstromsysteme).
• Leitfähigkeit von Aluminium (aluLeitf): 37 S/m.
• Zulässiger Spannungsabfall: In Prozent, z.B. 3 % oder 5 %.

Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Berechnung

Schritt 1: Berechnung der Stromstärke (I)

Zuerst berechnen wir die Stromstärke, die durch das Kabel fließt:

I=P3⋅U⋅cos⁡(ϕ)I = \frac{P}{\sqrt{3} \cdot U \cdot \cos(\phi)}I=3​⋅U⋅cos(ϕ)P​

Schritt 2: Berechnung des spezifischen Widerstands (ρ)

Der spezifische Widerstand von Aluminium wird wie folgt berechnet:

ρ=1σ=137⋅106 S/m≈0,027 Ω⋅mm2/m\rho = \frac{1}{\sigma} = \frac{1}{37 \cdot 10^6 \, \text{S/m}} \approx 0{,}027 \, \Omega \cdot \text{mm}^2/\text{m}ρ=σ1​=37⋅106S/m1​≈0,027Ω⋅mm2/m

Schritt 3: Berechnung des Kabelquerschnitts (S)

Der Kabelquerschnitt wird unter Berücksichtigung des zulässigen Spannungsabfalls berechnet:

S=I⋅L⋅ρ⋅100U⋅3⋅prozentSpannungsfallS = \frac{I \cdot L \cdot \rho \cdot 100}{U \cdot \sqrt{3} \cdot \text{prozentSpannungsfall}}S=U⋅3​⋅prozentSpannungsfallI⋅L⋅ρ⋅100​

Beispielberechnung:

Angenommen, Sie möchten den Kabelquerschnitt für folgende Parameter berechnen:

• Leistung (P): 30 kW
• Spannung (U): 400V
• Leitungslänge (L): 50 Meter
• Leistungsfaktor (cos φ): 0,9
• Zulässiger Spannungsabfall: 3 %

Durchführung der Berechnung

Die Funktion würde den erforderlichen Kabelquerschnitt wie folgt berechnen:

1. Spannungsfall berechnen:Spannungsfall = (3 * 400) / 100 = 12V
2. Kabelquerschnitt berechnen:S = (1.732 * 50 * ((30 * 1000) / (400 * 1.732)) * 0,9) / (37 * 12)

Das Ergebnis wäre ein Kabelquerschnitt von etwa 7,58 mm². Da Kabelquerschnitte in der Praxis genormt sind, würden Sie den nächsthöheren Wert von 10 mm² wählen, um sicherzustellen, dass die Leitung die Anforderungen sicher erfüllt.

Die Berechnung des Kabelquerschnitts ist ein unverzichtbarer Schritt bei der Planung von elektrischen Installationen, insbesondere bei der Verwendung von Aluminiumkabeln in 400V-Drehstromsystemen. Durch die genaue Berechnung und Auswahl des richtigen Kabelquerschnitts können Spannungsabfälle minimiert und die Sicherheit der Anlage gewährleistet werden. Die vorgestellte JavaScript-Funktion bietet eine praxisnahe Methode zur Berechnung des Kabelquerschnitts auf Basis der Eingabe von Leistung und anderen relevanten Parametern.