Spannungsabfall berechnen: Formel & Tabelle (VDE)

Was ist ein Spannungsabfall?

Der Spannungsabfall beschreibt den Spannungsverlust, der entsteht, wenn elektrischer Strom durch ein Kabel oder eine Leitung fließt. Ursache sind der elektrische Widerstand des Leiters sowie Kabellänge, Stromstärke und Leiterquerschnitt. Ein zu hoher Spannungsabfall kann dazu führen, dass angeschlossene Verbraucher nicht mehr korrekt arbeiten oder Grenzwerte nach Norm überschritten werden.

Spannungsabfall kurz erklärt

Spannungsabfall = Leistungsverlust durch elektrischen Widerstand in Kabeln.
Je länger die Leitung und je kleiner der Leiterquerschnitt, desto größer der Spannungsverlust.

Formel zur Berechnung des Spannungsabfalls

Der Spannungsabfall wird in der Elektrotechnik mit folgender Formel berechnet:

ΔU = 2 · l · I · ρ / A

Bedeutung der Variablen:

• ΔU: Spannungsabfall in Volt
• l: Kabellänge in Metern
• I: Stromstärke in Ampere
• ρ: spezifischer Widerstand des Leitermaterials
• A: Leiterquerschnitt in mm²

Der Spannungsabfall kann zusätzlich in Prozent der Nennspannung angegeben werden.

Spannungsabfall berechnen – Beispiel

Gegeben:

• Kabellänge: 20 m
• Strom: 16 A
• Leiterquerschnitt: 2,5 mm²
• Spannung: 230 V

Berechnung:
ΔU = 2 · 20 · 16 · 0,0178 / 2,5

Ergebnis der Spannungsabfall-Berechnung:
Spannungsabfall ≈ 5 V → ca. 2,2 %

Vergleich zweier Querschnitte:

• 1,5 mm²: 7,12 V → ca. 3,1 %
• 2,5 mm²: 4,27 V → ca. 1,86 %

Spannungsabfall Tabelle – 230 V (Richtwerte)

Leiterquerschnitt	Kabellänge	Strom	Spannungsabfall
1,5 mm²	20 m	10 A	ca. 3,0 %
2,5 mm²	20 m	16 A	ca. 2,2 %
4,0 mm²	30 m	16 A	ca. 1,8 %

Diese Spannungsabfall-Tabelle dient als Richtwert für 230-V-Leitungen und wird häufig für die Auslegung von Kabeln genutzt.

Leistungsverlust im Kabel

Der Spannungsabfall führt direkt zu einem Leistungsverlust im Kabel. Die verlorene elektrische Leistung wird in Wärme umgewandelt und kann bei langen Leitungen oder hohen Strömen relevant werden. Ein größerer Leiterquerschnitt reduziert sowohl Spannungsabfall als auch Leistungsverlust.

In industriellen Anwendungen wirkt sich ein dauerhaft erhöhter Spannungsabfall direkt auf Prozessstabilität, Bauteilbelastung und Lebensdauer von Netzteilen aus. Gerade bei langen Leitungswegen oder nachträglichen Erweiterungen wird der Leiterquerschnitt häufig zu knapp dimensioniert.

Für solche Fälle empfiehlt sich eine frühzeitige Prüfung der vorhandenen Netzleitungen sowie eine gezielte Anpassung von Querschnitt, Leitungstyp und Verlegeart – idealerweise bereits vor Störungen oder Ausfällen.

Welche Faktoren beeinflussen den Spannungsabfall?

Die Höhe des Spannungsabfalls wird von mehreren physikalischen und technischen Parametern bestimmt:

• Kabellänge: Der elektrische Widerstand steigt proportional zur Länge
• Leiterquerschnitt: Größerer Querschnitt senkt den Widerstand
• Stromstärke: Höhere Ströme erhöhen den Spannungsabfall
• Materialwahl: Kupfer leitet besser als Aluminium
• Temperatur: Erwärmung erhöht den Leiterwiderstand
• Verlegeart: Bündelung steigert Temperatur und Widerstand

Vertiefende Hinweise finden Sie im Beitrag Fehlerquellen bei der Installation von Netzleitungen.

Praxisbeispiel aus der Industrie

In einer industriellen Fertigungsumgebung soll ein Steuerungssystem über eine 40 m lange Leitung versorgt werden. Der Stromverbrauch liegt bei 12 A, der Leiterquerschnitt beträgt 1,5 mm², das Material ist Kupfer.

Berechnung:
ΔU = 2 · 40 · 12 · 0,0178 / 1,5 ≈ 11,4 V

Alternativlösung:
Mit 2,5 mm² reduziert sich der Spannungsabfall auf ca. 6,85 V (≈ 2,98 %).

Ab wann wird der Spannungsabfall kritisch?

Wie viel Spannungsverlust ist erlaubt?

Die Norm VDE 0298-4 definiert folgende Grenzwerte:

• Beleuchtungsstromkreise: max. 3 %
• Übrige Verbraucher: max. 5 %

Bei 230 V Netzspannung entspricht das:

• ca. 6,9 V für Beleuchtung
• ca. 11,5 V für Maschinen, Antriebe und Steuerungen

Bei 24-V-Steuerspannungen können bereits wenige Volt Spannungsabfall zu Fehlfunktionen führen.

Wie lässt sich Spannungsabfall vermeiden oder kompensieren?

Technisch wirksame Maßnahmen sind:

• größeren Leiterquerschnitt wählen
• Kupfer statt Aluminium einsetzen
• Verlegeart und Kühlung optimieren
• Netzteil näher am Verbraucher platzieren
• Leitungen parallel schalten
• Spannungsregler oder DC-DC-Wandler einsetzen

Empfehlungen für die Planung in Industrieanlagen

Eine vorausschauende Planung reduziert Spannungsabfälle und Folgekosten:

• Leitungslängen erfassen und Lasten berechnen
• Simulationstools einsetzen
• Normen wie VDE 0100 und VDE 0298 beachten
• Reserven für Erweiterungen einplanen
• Berechnungen dokumentieren

Für den normgerechten Aufbau empfehlen wir Netzleitungen im Schaltschrankbau.

Vergleichstabelle: Spannungsabfall nach Kabellänge

Querschnitt (mm²)	Länge (m)	Strom (A)	Spannungsabfall (V)	Verlust (%)
1,5	10	10	1,3	0,6 %
1,5	25	10	3,3	1,4 %
2,5	25	16	2,4	1,0 %
4,0	50	16	3,8	1,6 %
6,0	50	25	3,2	1,3 %

FAQ – Häufige Fragen zum Spannungsabfall

Was ist der Spannungsabfall?
Der Spannungsabfall beschreibt den Leistungsverlust entlang einer Leitung durch elektrischen Widerstand.

Wie wird der Spannungsabfall berechnet?
U = I × R × 2 × L (Hin- und Rückleiter berücksichtigen).

Welcher Spannungsabfall ist zulässig?
Nach DIN VDE 0100: ≤ 3 % für Beleuchtung, ≤ 5 % für Verbraucher.

Wie lässt sich der Spannungsabfall reduzieren?
Durch größeren Querschnitt, kürzere Leitungen oder geringeren Strom.

Welche Rolle spielt das Material?
Kupfer besitzt einen geringeren Widerstand als Aluminium.

Spannungsabfall oder Spannungsfall – Erklärung

Fachlich korrekt ist der Begriff Spannungsabfall. Der Begriff Spannungsfall wird umgangssprachlich häufig synonym verwendet und beschreibt denselben physikalischen Effekt. In technischen Normen, Berechnungen und Planungen wird ausschließlich der Begriff Spannungsabfall verwendet.

Spannungsabfall richtig bewerten – Versorgungssicherheit erhöhen

Ein korrekt berechneter und eingehaltene Spannungsabfall trägt maßgeblich zur Betriebssicherheit, Energieeffizienz und Normkonformität industrieller Anlagen bei. Fehler entstehen meist nicht bei der Formel, sondern bei der praktischen Umsetzung.

Wenn Sie bestehende Leitungen überprüfen, neue Versorgungen auslegen oder Spannungsprobleme gezielt reduzieren möchten, unterstützt COTRONIC bei Berechnung, Auswahl und Umsetzung passender Netzleitungen für industrielle Anwendungen.

Jetzt Netzleitungen prüfen lassen oder technische Beratung anfragen.