Spannungsfall berechnen: Formel, Grenzwerte und fertige Tabellen

Von Engin Demirel · Elektrotechniker, Lehrmeister · 12 Jahre Erfahrung

Kurz gesagt: Spannungsfall ist der Spannungsverlust entlang einer Leitung durch ihren Widerstand; am Ende der Leitung kommt weniger Spannung an als am Anfang. Wechselstrom: %e = (2 × L × P × 100) ÷ (k × S × U²); Drehstrom: %e = (L × P × 100) ÷ (k × S × U²) (L in Metern, P in Watt, S in mm², Kupfer k = 56, U = 230 bzw. 400 V). In Deutschland empfiehlt die VDE 0100-520 höchstens 3 % zwischen Zähler und Verbraucher, die IEC 60364-5-52 3 % für Beleuchtung und 5 % für andere Verbraucher; in der Türkei gelten nach dem Zähler 1,5 % für Licht und 3 % für Kraftstromkreise. Die Tabellen unten zeigen ohne Rechnen, wie weit Sie mit welchem Querschnitt kommen.

Was ist Spannungsfall und woher kommt er?

Jede Leitung hat einen kleinen Widerstand. Fließt Strom, geht an ihm Spannung verloren und wird zu Wärme (Ohmsches Gesetz: ΔU = I × R). Der Widerstand wächst mit der Länge und sinkt mit dem Querschnitt; der Spannungsfall hängt also von Leitungslänge, Strom und Querschnitt ab. Aluminium leitet schlechter als Kupfer und erzeugt auf derselben Strecke mehr Spannungsfall.

Anzeichen: Leuchten am Leitungsende sind dunkler oder flackern, LED-Treiber schalten ab und wieder ein, Motoren und Kompressoren laufen schwer an und werden warm, Wallboxen reduzieren die Leistung oder melden Unterspannung. Eine lose Klemme oder korrodierte Verbindung kann allein einen großen Spannungsfall verursachen; solche Stellen werden heiß und sind eine Brandgefahr.

Formel für den Spannungsfall

Für Kupferleitungen und ohmsche Lasten (LED, Heizung, Wallbox; cos φ ≈ 1):

Wechselstrom (230 V): %e = (2 × L × P × 100) ÷ (k × S × U²)
Drehstrom (400 V): %e = (L × P × 100) ÷ (k × S × U²)
In Volt, Wechselstrom: ΔU = (2 × L × I) ÷ (k × S)
In Volt, Drehstrom: ΔU = (√3 × L × I) ÷ (k × S)

L ist die einfache Leitungslänge (m), P Watt, I Ampere, S Querschnitt (mm²), k Leitfähigkeit (Kupfer 56, Aluminium 35). Die 2 in der Wechselstromformel steht für Hin- und Rückleiter. Bei induktiven Lasten wie Motoren wird mit cos φ (meist 0,8–0,85) multipliziert.

Rechenbeispiel: 230 V, 16 A (3.680 W) Steckdosenkreis, 25 m, 2,5 mm². %e = (2 × 25 × 3.680 × 100) ÷ (56 × 2,5 × 230²) = 18.400.000 ÷ 7.406.000 ≈ 2,5 %. In Volt: 2 × 25 × 16 ÷ (56 × 2,5) ≈ 5,7 V.

Wie viel Spannungsfall ist zulässig?

Deutschland (VDE 0100-520, Empfehlung): höchstens 3 % zwischen Zähler und Verbraucher; TAB und DIN 18015-1 begrenzen zusätzlich den Abschnitt vor dem Zähler.
IEC 60364-5-52 (Versorgung aus dem öffentlichen Niederspannungsnetz): 3 % für Beleuchtung, 5 % für andere Verbraucher.
Türkei (Verordnung über elektrische Innenanlagen), nach dem Zähler: höchstens 1,5 % bei Licht und 3 % bei Kraftstromkreisen.
Laden von Elektroautos läuft stundenlang unter Volllast; die Zuleitung sollte unter 3 %, bei langen Strecken möglichst um 2 % liegen.

Tabelle: Wie weit kommt welcher Querschnitt? (Wechselstrom 230 V)

Querschnitt	Absicherung (Volllast)	1,5 % Spannungsfall (Licht)	3 % Spannungsfall (Kraft, Wallbox)
1,5 mm²	10 A	14 m	29 m
2,5 mm²	16 A	15 m	30 m
4 mm²	25 A	15 m	30 m
6 mm²	32 A	18 m	36 m
10 mm²	40 A	24 m	48 m
16 mm²	63 A	24 m	49 m

Berechnet für Kupfer beim vollen Nennstrom der Sicherung. Ist die tatsächliche Last kleiner, wächst die Länge im selben Verhältnis: bei halbem Strom doppelte Länge.

Maximale Länge bei Drehstrom (400 V)

Querschnitt	Absicherung (Volllast)	1,5 %	3 %
2,5 mm²	3 × 16 A	30 m	60 m
4 mm²	3 × 25 A	31 m	62 m
6 mm²	3 × 32 A	36 m	72 m
10 mm²	3 × 40 A	48 m	97 m
16 mm²	3 × 63 A	49 m	98 m

Dieselbe Leistung über Drehstrom übertragen senkt den Spannungsfall auf etwa ein Sechstel. Das ist der größte Vorteil von Drehstrom bei entfernten Gebäuden und bei 11–22-kW-Wallboxen. Mehr dazu unter Wechselstrom und Drehstrom.

Spannungsfall bei 12-V- und 24-V-LED

Bei Kleinspannung ist der Strom für dieselbe Leistung viel höher, der prozentuale Spannungsfall steigt stark: 0,36 V Verlust sind bei 12 V schon 3 %, bei 230 V kaum messbar. Maximale Länge der Leitung vom Treiber zum LED-Streifen (Kupfer, 3 %):

Spannung	Strom (Last)	1,5 mm²	2,5 mm²
12 V	2,5 A	6 m	10 m
12 V	5 A	3 m	5 m
12 V	8,3 A	1,8 m	3 m
24 V	1,25 A	24 m	40 m
24 V	2,5 A	12 m	20 m
24 V	4,2 A	7 m	12 m

Bei 12 V entsprechen 2,5 A etwa 30 W, 5 A 60 W und 8,3 A 100 W; bei 24 V tragen dieselben Ströme die doppelte Leistung. Auch im Streifen selbst fällt Spannung ab: Das Ende langer Läufe wird gelblich und dunkler. Speisen Sie 12-V-Streifen spätestens alle 5 m, 24-V-Streifen alle 10 m neu ein, oder von beiden Enden bzw. aus der Mitte. Bei langen, leistungsstarken Läufen ist 24 V (oder 48 V) wirksamer als ein größerer Querschnitt. Zur Treiberauslegung siehe LED-Streifen Netzteil berechnen.

Rechenbeispiele

Freistehendes Nebengebäude (Garage, Gartenhaus), 50 m, Wechselstrom 25 A: mit 6 mm² ΔU = 2 × 50 × 25 ÷ (56 × 6) ≈ 7,4 V, also 3,2 % – zu viel. Mit 10 mm² sind es 4,5 V, 1,9 %. Mit Drehstrom 3 × 16 A und 4 mm² bleibt dasselbe Gebäude bei 1,6 %.

Wallbox 7,4 kW einphasig, 40 m: 3,3 % mit 6 mm², 2 % mit 10 mm². Eine 11-kW-Drehstrom-Wallbox bleibt auf derselben Strecke mit 4 mm² bei etwa 1,2 %. Die vollständige Berechnung finden Sie unter Kabelquerschnitt berechnen.

24-V-LED-Streifen, 10 m × 14,4 W = 144 W (6 A), Treiber 5 m entfernt: mit 1,5 mm² 2 × 5 × 6 ÷ (56 × 1,5) ≈ 0,71 V, also 3 %. Treiber näher setzen oder 2,5 mm² verwenden senkt den Wert auf 1,8 %.

Gartenbeleuchtung, 20 × 10-W-LED-Leuchten auf 80 m verteilt: Bei verteilter Last rechnet man mit halber Länge (40 m); mit 2,5 mm² beträgt der Spannungsfall nur etwa 0,2 %. LED-Leuchten brauchen wenig Leistung; im Garten sind meist Feuchtigkeit und Verbindungsqualität das Problem, nicht der Querschnitt.

Spannungsfall verringern

Querschnitt erhöhen: doppelter Querschnitt, halber Spannungsfall.
Lange Strecken und hohe Leistung über Drehstrom führen.
Verteiler oder Unterverteilung näher an den Verbraucher, LED-Treiber nahe an den Streifen.
Bei Kleinspannungs-LED 24 V oder 48 V statt 12 V und lange Streifen mehrfach einspeisen.
Kupfer verwenden; Aluminium braucht für denselben Spannungsfall etwa den 1,6-fachen Querschnitt.
Klemmen nachziehen und geeignete Verbinder nutzen; lose Verbindungen verursachen Spannungsfall und Wärme.

Spannungsfall messen

Messen Sie mit einem Multimeter die Spannung am Leitungsende zuerst ohne Last, dann unter Volllast (z. B. bei laufender Wallbox oder Heizung). Die Differenz ist der Spannungsfall der Leitung. Die Netzspannung selbst schwankt im Tagesverlauf etwa zwischen 220 und 240 V; messen Sie deshalb direkt nacheinander. Messungen im Verteiler sind gefährlich und gehören in die Hand einer Elektrofachkraft.

Zur Sicherungsauswahl siehe welche Sicherung für welchen Stromkreis. In Bursa planen und installieren wir neue Leitungen, Wallboxen und Gartenstromkreise als Elektroinstallateur und bieten Wallbox-Installation an.

Häufige Fragen

Was ist Spannungsfall?

Der Spannungsverlust entlang einer Leitung durch ihren Widerstand; am Ende kommt weniger Spannung an als am Anfang. Er steigt mit Länge und Strom und sinkt mit dem Querschnitt.

Wie berechnet man den Spannungsfall?

Wechselstrom: %e = (2 × L × P × 100) ÷ (k × S × U²); Drehstrom: %e = (L × P × 100) ÷ (k × S × U²). L in m, P in W, S in mm², Kupfer k = 56, U = 230 bzw. 400 V.

Wie viel Spannungsfall ist erlaubt?

In Deutschland empfiehlt die VDE 0100-520 höchstens 3 % zwischen Zähler und Verbraucher. Die IEC 60364 nennt 3 % für Licht und 5 % für andere Verbraucher.

Wie berechnet man den Spannungsfall bei Drehstrom?

Mit %e = (L × P × 100) ÷ (k × S × U²) und U = 400 V, in Volt ΔU = √3 × L × I ÷ (k × S). Bei gleicher Leistung beträgt er etwa ein Sechstel des Wechselstromwerts.

Wie lang darf eine 2,5-mm²-Leitung sein?

Bei vollen 16 A und 230 V etwa 15 m für 1,5 % und etwa 30 m für 3 % Spannungsfall. Bei 8 A verdoppeln sich die Längen.

Warum wird ein 12-V-LED-Streifen zum Ende hin dunkler?

Bei Kleinspannung ist der Strom hoch, deshalb fällt Spannung im Streifen und in der Zuleitung ab. 12-V-Streifen alle 5 m, 24-V-Streifen alle 10 m neu einspeisen; bei langen Läufen 24 V wählen.

Wie verringert man den Spannungsfall?

Größerer Querschnitt, Drehstrom bei langen Strecken, Verteiler oder Treiber näher an den Verbraucher, 24 V bei LED und feste Klemmverbindungen.