Drahtgröße Rechner

Der Drahtgröße-Rechner hilft dir bei der Auswahl des richtigen Drahtdurchmessers für dein nächstes elektrisches Projekt, z. B. für die Installation einer Pumpe in deinem Gartenteich, die Verkabelung deines Hauses oder die Stromversorgung deines Schuppens.

Dieser Rechner ist vielseitig, denn er enthält auch die Funktionen eines:

• DC-Drahtgrößen-Rechners,
• AC-Drahtgrößen-Rechners,
• 12-Volt-Drahtgrößen-Rechners,
• Er ist ein Größenrechner für Niedervolt-Beleuchtungsleitungen,
• Und vieles mehr!

Du kannst ihn auch anstelle einer kompliziert zu lesenden Tabelle für Drahtgrößen verwenden.

Die Größe eines elektrischen Drahtes ist seine Querschnittsfläche und damit auch sein Durchmesser. Je größer die Fläche, desto mehr Strom kann der Draht mit geringerem Widerstand übertragen. Das ist vergleichbar mit Wasser, das in einem Rohr fließt. Je größer das Rohr, desto mehr Wasser kann bei einem geringeren Druck fließen.

Leiten wir die Gleichung für die Querschnittsfläche eines stromführenden Drahtes aus dem Ohm'schen Gesetz und dem Gesetz von Hagen-Poiseuille ab:

wobei:

• $V$ — Der berechnete Spannungsabfall 🇺🇸 zwischen der Stromquelle und dem entferntesten Ende der Leitung, in Volt, ist,
• $I$ — Der maximale Strom, der durch die Leitung fließt, in Ampere angegeben,
• $R$ — Der Widerstand der Leitung in Ohm ist. Wie dieser berechnet wird, haben wir genau im Leiterwiderstand Rechner erklärt,
• $\varrho$ — Der Widerstandswert des Leitermaterials in Ohm ist,
• $l$ — Die Länge des Drahtes in Metern (ein Weg) ist, und
• $A$ — Die Querschnittsfläche des Drahtes ist, in Quadratmetern angegeben.

Nach dem Kombinieren und Umstellen dieser beiden Gleichungen ergibt sich die Querschnittsfläche durch die folgende Gleichung:

Da Quadratmeter keine sinnvolle Einheit für elektrische Drähte sind, wird das Ergebnis normalerweise in mm² angegeben. Um dies umzurechnen, multipliziere einfach das Ergebnis der vorherigen Gleichung mit 1 000 000.

In den USA ist es üblich, den Drahtdurchmesser in der Einheit AWG (American Wire Gauge) anzugeben. Weitere Informationen über das Verhältnis zwischen Querschnittsfläche und AWG findest du in unserem Kabelquerschnitt Rechner 🇺🇸.

Der Rechner gibt dir die nächste aufgerundete AWG-Größe an, denn es ist immer besser, einen dickeren Draht zu haben und auf Nummer sicher zu gehen.

Berechnung der Drahtgrößen für Drehstrom

Bei einem dreiphasigen Wechselstromnetz werden statt eines Kabels drei verwendet. Der Rechner ist so konzipiert, dass er die Gesamtspannung und den Gesamtstrom der drei kombinierten Kabel berechnen kann. Die Gleichung für die Querschnittsfläche eines einzelnen Kabels lautet folgendermaßen:

Der Faktor $\sqrt 3$ wird benötigt, um den Phasenstrom des Systems in Netzstrom umzurechnen. Der Faktor 2 entfällt, da es in einem Dreiphasensystem keine Rückleitung gibt.

Der Widerstand eines Leiters hängt von seiner Temperatur ab. Die Umgebung, in der du dein Kabel verlegst, wirkt sich also auf den Kabelquerschnitt aus. Wenn du eine Temperatur angibst, solltest du sicherheitshalber an die höchste Temperatur denken, in der das Kabel wahrscheinlich arbeiten wird.

Der spezifische Widerstand wird bei einer Referenztemperatur angegeben, die mit $\varrho_1$ bezeichnet wird. Jedem Material ist ein Temperaturkoeffizient ($\alpha$) zugeordnet, der angibt, um wie viel mehr der Widerstand pro Grad Temperatur ansteigt. Mit der folgenden Formel können wir den spezifischen Widerstand eines Stoffes bei jeder Temperatur berechnen:

wobei:

• $t_1$ — Die Referenztemperatur ist, die dem spezifischen Widerstand $\varrho_1$ bei dieser Temperatur entspricht, und
• $t_2$ — Die Zieltemperatur ist, bei der du den spezifischen Widerstand $\varrho_2$ ermitteln möchtest.

Schauen wir uns ein Beispiel an. Kupfer hat bei 20°C einen spezifischen Widerstand von $1,\!68 \cdot 10^{-8} \ \Omega \cdot \text{m}$ und einen Temperaturkoeffizienten $\alpha$ gleich $0,\!00404$. Wie hoch wäre der spezifische Widerstand von Kupfer bei 50°C?

Du kannst die Temperatur der Berechnung im Rechner anpassen und die oben genannte Berechnung wird für dich durchgeführt.

Hier ist eine Schritt-für-Schritt-Anleitung, wie du den Drahtgröße-Rechner verwendest:

1. Wähle das elektrische System, das du verwenden möchtest. Entweder Gleichstrom/Wechselstrom einphasig oder Wechselstrom dreiphasig. Das bedeutet, dass der Rechner von einem einfachen DC-Drahtgröße-Rechner bis hin zu einem AC-Dreiphasen-Rechner reicht.
2. Gib einen Wert für die Quellenspannung ein, z. B. 12 V.
3. Gib den zulässigen prozentualen Spannungsabfall ein. Je kleiner, desto besser, aber der Grenzwert liegt bei 5%, damit die Geräte richtig funktionieren.
4. Wähle das Leitermaterial aus, entweder Kupfer oder Aluminium.
5. Gib einen Wert für den Strom des Systems ein. Dieser Wert sollte der Spitzenstrom sein, damit das Kabel für den schlimmsten Fall dimensioniert werden kann.
6. Gib die Strecke des Kabels in eine Richtung von der Stromquelle bis zum am weitesten entfernten Punkt ein.
7. Passe, falls nötig, die Temperatur an. Der Wert sollte die maximale Betriebstemperatur sein, die für das Kabel zu erwarten ist.
8. Du erhältst dann die Ergebnisse für die Querschnittsfläche, den Drahtdurchmesser in AWG und den Durchmesser des Drahtes. Das ist viel einfacher zu handhaben als eine Tabelle mit Kabelgrößen!

Nehmen wir an, wir verwenden:

• Ein einphasiges Wechselstromsystem,
• Mit einer Spannung von 120 V,
• Einem zulässigen Spannungsabfall von 3%,
• Einem Leiter aus Kupfer,
• Einem Spitzenstrom von 25 A,
• Einer einseitigen Kabelführung von 100 m, und
• Einer maximalen Betriebstemperatur von 50 °C.

Anhand des obigen Ergebnisses für den Kupferwiderstand bei 50°C setzen wir die Werte in die Gleichung für die Kabelgröße ein:

Das ist gar nicht so schwer und geht mit unserem Drahtgröße-Rechner noch viel schneller.

Führe die folgende Berechnung durch, um die benötigte Querschnittsfläche für den Draht zu ermitteln:

1. Multipliziere den spezifischen Widerstand (Ω-m) des Leitermaterials mit dem Motorspitzenstrom (A), dem Multiplikator 1,25 und der Gesamtlänge des Kabels (m).
2. Dividiere das Ergebnis durch den Spannungsabfall von der Stromquelle zum Motor.
3. Multipliziere mit 1 000 000, um das Ergebnis in mm² zu erhalten.

Um den Drahtquerschnitt für ein dreiphasiges Stromnetz zu berechnen, multipliziere das Ergebnis für eine einphasige Leitung mit √3/2.

Hier erfährst du, wie du den AWG (American Wire Gauge) anhand des Durchmessers eines Drahtes berechnest:

1. Finde das Verhältnis (R) des Drahtdurchmessers zu entweder 0,005 Zoll oder 0,127 mm.
2. Benutze die Gleichung n = -39 ∙ log₉₂(R) + 36, um die AWG-Zahl zu ermitteln.

Der Drahtquerschnitt ist proportional zur Länge der Kabelstrecke. Wenn du also die Strecke verdoppelst, muss auch der Querschnitt des Kabels verdoppelt werden.

Diese Ergebnisse sind nur ein Leitfaden zu Informationszwecken. Konsultiere immer einen qualifizierten Elektriker, bevor du mit der Elektroinstallation beginnst.