Querschnittberechnung von Kabeln - einfach erklärt

Egal ob Haus, Werkstatt oder Industrieanlage: Wer den Leitungsquerschnitt falsch wählt, riskiert Spannungsabfall, überhitzte Kabel und im schlimmsten Fall Brandgefahr. Die Querschnittsberechnung gehört deshalb zum kleinen Einmaleins der Elektrotechnik. Doch wie lässt sich ein Leitungsquerschnitt eigentlich berechnen? Welche Rolle spielen Stromstärke, Leitungslänge oder die Umgebungstemperatur? Und was unterscheidet dabei Kupfer von Aluminium?

Dieser Artikel gibt einen guten Überblick, erklärt wichtige Formeln, zeigt Beispiele und gibt Tipps, wie man den Kabelquerschnitt berechnen kann - ganz ohne sich im Formel-Dschungel zu verlieren.

Was ist der Kabelquerschnitt?

Der Kabelquerschnitt beschreibt die Querschnittsfläche der stromführenden Ader in einem Kabel - also die Fläche des Leiters, durch die der Strom fließt. Er wird in mm² angegeben.

Warum ist das wichtig? Ganz einfach: Je größer der Leitungsquerschnitt, desto mehr Strom kann ein Kabel belastet transportieren, ohne sich zu stark zu erwärmen. 

• Einfach gesagt: Mehr Fläche: mehr Strom möglich, weniger Verluste, höhere Sicherheit.

• Beispiel: Eine Lampe benötigt nur wenige Ampere - kleiner Querschnitt reicht. Ein Herd oder Durchlauferhitzer zieht viel Strom - größerer Querschnitt nötig.

Der Kabelquerschnitt hängt also direkt von der Stromstärke, der Leitungslänge, der Art des Stroms (Wechselstrom/Drehstrom) und dem Material (Kupfer/Aluminium) ab.

Warum ist der richtige Kabelquerschnitt so wichtig?

Ein Kabel muss nicht nur elektrisch leitfähig sein, sondern eben auch gut zur Belastung passen. Ist der Querschnitt zu klein gewählt, steigen Verluste, das Kabel erhitzt sich übermäßig und die Strombelastbarkeit sinkt drastisch.

Folgen eines falschen Querschnitts:

• Überhitzung der Leitung → Brandgefahr.

• Zu hoher Spannungsfall → Geräte am Ende der Leitung funktionieren nicht richtig.

• Überlastung der Isolation → Lebensdauer des Kabels sinkt.

• Erhöhter Energieverbrauch → ineffiziente Anlage.

Das Ziel ist also immer ein optimal ausgewählter Kabelquerschnitt. Der garantiert dann sowohl Sicherheit als auch Effizienz.

Wichtige Grundlagen zur Querschnittsberechnung

• Stromstärke: Die Stromstärke (I) in Ampere ist die Basis jeder Berechnung. Sie hängt von der angeschlossenen Leistung (Watt) und der Spannung (Volt) ab.

• Spannung und Spannungsfall: Die Netzspannung in Deutschland beträgt 230 Volt (Wechselstrom) bzw. 400 Volt (Drehstrom). Da jede Leitung einen Widerstand hat, kommt es unterwegs zu einem Spannungsabfall. Dieser darf nach VDE-Vorgaben bestimmte Werte nicht überschreiten (z. B. maximal 3 % für Beleuchtungsanlagen).

• Leitfähigkeit: Die Wahl des Materials (Kupfer oder Aluminium) spielt eine große Rolle.

• Umgebungstemperatur und Verlegeart: Ein in der Erde verlegtes Kabel verhält sich anders als eine Einzelader im Schaltschrank. Auch die Umgebungstemperatur beeinflusst die Strombelastbarkeit von Kabeln und Leitungen. Deshalb gibt es für jede Situation Korrekturfaktoren.

Die Formel zur Kabelquerschnittsberechnung

Der Kabelquerschnitt lässt sich anhand der Stromstärke (I), der zulässigen Spannungsabfallgrenze (U), der Leitungslänge (L) und des spezifischen Widerstands (ρ) des Materials berechnen. Die allgemeine Formel lautet:

Legende:

• A = Kabelquerschnitt in mm²

• I = Strom in Ampere (A)

• L = Leitungslänge in Metern (m)

• ρ = spezifischer Widerstand des Leitermaterials (Ω·mm²/m)

• U = maximal zulässiger Spannungsabfall in Volt (V)
  
  

Spezielle Fälle

Bei mehradrigen Kabeln oder wenn mehrere Kabel gemeinsam verlegt werden, muss die Formel angepasst werden. Hier kommen nämlich noch zusätzliche Faktoren wie Wärmeverlust, Umgebungstemperatur oder der Einfluss benachbarter Kabel auf die Strombelastbarkeit ins Spiel. In der Praxis werden hierfür oft Strombelastbarkeitstabellen verwendet, die solche Effekte berücksichtigen.

Materialabhängigkeit

Der spezifische Widerstand ist entscheidend:

• Kupfer: ρ ≈ 0,0178 Ω·mm²/m

• Aluminium: ρ ≈ 0,028 Ω·mm²/m

Da Aluminium einen höheren Widerstand hat, wird für denselben Strom also ein größerer Kabelquerschnitt benötigt.

Beispielrechnung

Angenommen, ein Gerät zieht 10 A Strom, die Leitungslänge beträgt 20 m, der maximal zulässige Spannungsabfall liegt bei 3 V, und das Material ist Kupfer (ρ = 0,0178 Ω·mm²/m). Dann ergibt sich:

 

Für die Praxis würde man auf den nächstgrößeren Standardquerschnitt 3 mm² aufrunden, um Sicherheitsreserven einzuhalten und die Strombelastbarkeit von Kabeln und Leitungen sicherzustellen.

Tabellen zur Orientierung & Einflussfaktoren

Natürlich will man nicht jedes Mal Formeln wälzen. Deshalb gibt es dafür praktische Strombelastbarkeitstabellen - je nachdem wo verlegt wird, mit welchem Material und bei welcher Umgebungstemperatur. Diese ersetzen zwar nicht immer eine exakte Berechnung, geben aber einen sehr guten ersten Anhaltspunkt.

Kupfer vs. Aluminium

Obwohl in der Gebäudetechnik fast immer Kupfer genutzt wird, hat Aluminium auch seine Berechtigung - etwa in großen Querschnitten, wo Gewicht und Kosten entscheidend sind.

• Kupfer: höhere Leitfähigkeit, kleinerer Querschnitt nötig, teurer.

• Aluminium: günstiger, leichter, aber weniger belastbar → größerer Querschnitt erforderlich.
  
  

In manchen Netzen kommen mehradrige Aluminiumleitungen zum Einsatz, während im Hausinneren fast ausschließlich Kupfer verbaut wird.

Einadrige und mehradrige Leitungen

Ob Einzelader oder mehradrige Leitung - auch das beeinflusst letztendlich die Strombelastbarkeit von Kabeln und Leitungen. In einem Kabelbündel können sich die Adern gegenseitig erwärmen, wodurch die Belastung reduziert werden muss. Deshalb enthalten Tabellen oft auch verschiedene Angaben für einadrige oder mehradrige Leitungen.

Einflussfaktoren auf den Kabelquerschnitt

Zusammengefasst hängen die Ergebnisse einer Berechnung von vielen Parametern ab:

• Stromstärke: direkt abhängig von Verbraucherleistung und Spannung

• Leitungslänge: je länger, desto größer der Spannungsfall

• Spannungsfall / Spannungsabfall: darf nach Norm nicht überschritten werden

• cos φ: Leistungsfaktor, bei induktiven Verbrauchern (z. B. Motoren) entscheidend

• Umgebungstemperatur: hohe Temperaturen → geringere Strombelastbarkeit

• Verlegeart: frei in Luft, im Kabelkanal, unter Putz oder in Erde

Wer einige dieser Faktoren ignoriert, läuft Gefahr, den falschen Kabelquerschnitt auszuwählen.

Kabelrechner - die moderne Hilfe

Niemand muss heute mehr mit Zettel und Taschenrechner jonglieren. Online-Tools und Apps - sogenannte Kabelrechner - übernehmen die Rechnerei. Man gibt Leitungslänge, Spannung, Stromstärke und Material ein, und das Tool spuckt den optimalen Leitungsquerschnitt in mm² aus.

Doch Vorsicht: Ein Kabelrechner ersetzt keine fachliche Bewertung. Er ist also eher eine praktische Hilfestellung, ersetzt aber nicht den Blick in die Normen und Tabellen.

Praxis-Tipps für die Auswahl

1. Immer etwas Reserve einkalkulieren. Ein Kabel darf nicht „auf Kante“ ausgelegt sein.

2. Bei langen Leitungen besser eine Nummer größer wählen.

3. Nie allein auf die Strombelastbarkeitstabelle verlassen – Spannungsabfall prüfen!

4. Unterschiedliche Verbraucher beachten: Motoren haben oft andere Anforderungen als reine Heizgeräte.

5. Im Zweifel: Fachmann fragen.

Fazit:

Den richtigen Kabelquerschnitt berechnen bedeutet, Sicherheit und Effizienz gut und korrekt unter einen Hut zu bringen. Mit Hilfe von Formeln, Tabellen und modernen Tools lässt sich der Leitungsquerschnitt aber zuverlässig bestimmen.

Egal, welche Einflussfaktoren es noch gibt - wichtig ist, dass die Strombelastbarkeit stimmt und der Spannungsfall im zulässigen Rahmen bleibt. So können elektrische Verbraucher zuverlässig arbeiten, ohne dass Kabel überlastet oder gefährlich heiß werden.

Die Berechnung mag auf den ersten Blick kompliziert wirken, ist aber mit etwas Übung gut machbar. Wer unsicher ist, setzt auf einen Kabelrechner oder wendet sich an den Fachmann. Denn: Lieber ein Kabel mit etwas mehr mm² als ein überlastetes, das schnell an seine Grenzen kommt.