Dimensionierung elektrischer Leitungen für unterirdische Stromkreiskabel

Geschrieben von Timothy Thiele | Besprochen von Larry Campbell

Erdkabel für Stromkreise in Wohngebäuden werden in der Regel mit Erdkabeln (UF) verlegt, die für die Verwendung im Freien und die direkte Erdverlegung ausgelegt sind. Eine solche Installation ist typisch, wenn ein Stromkreis zu einem Ort im Freien, wie einer Garage, einem Schuppen oder einem anderen Nebengebäude, oder zu einer Gartenbeleuchtung oder einem Wasserspiel verlegt wird. Die Dimensionierung der Drähte oder Leiter für ein Erdkabel unterscheidet sich nicht von der Dimensionierung anderer Haushaltsstromkreise und basiert in der Regel auf der Gesamtlast bzw. dem Strombedarf der Geräte im Stromkreis. Wenn die Kabelstrecke jedoch lang ist, wie es bei unterirdischen Leitungen häufig der Fall ist, müssen Sie den Leiterquerschnitt möglicherweise erhöhen, um dem Spannungsabfall Rechnung zu tragen – einem Spannungsverlust im Stromkreis, der durch den natürlichen Widerstand in den Leitungen verursacht wird. Ein Spannungsabfall tritt bei jeder Kabelverlegung auf, ist aber bei der Verkabelung in Innenräumen selten ein Problem, da die Entfernung von der Unterbrechertafel bis zum Ende des Stromkreises normalerweise relativ kurz ist. Stromkreise im Freien sind jedoch oft recht lang und der Spannungsabfall kann beträchtlich sein.

Verständnis des Spannungsabfalls

Alle Stromleiter, einschließlich Drähte, setzen dem Stromfluss einen gewissen Widerstand entgegen. Ein Effekt dieses Widerstands, auch Impedanz genannt, ist ein Spannungsverlust. Dieser wird als Spannungsabfall bezeichnet und als Prozentsatz der an der Stromquelle des Stromkreises anliegenden Gesamtspannung dargestellt. Wenn Sie die Spannung eines Stromkreises an der Schalttafel (Unterbrecherkasten) messen, sollten Sie einen Wert von etwa 120 Volt erhalten (für einen Standardstromkreis). Wenn Sie eine weitere Messung des Stromkreises an dem am weitesten von der Schalttafel entfernten Gerät vornehmen und einen Messwert von 114 Volt erhalten – ein Unterschied von 6 Volt -, hat dieser Stromkreis einen Spannungsabfall von 5 Prozent (5 Prozent von 120 = 6).Ein übermäßiger Spannungsabfall bedeutet, dass Motoren, Geräte und andere Vorrichtungen nicht so schnell oder effizient laufen, wie sie es sollten, selbst bei speziellen Stromkreisen. Dies kann zu verminderter Leistung, unnötigem Verschleiß und sogar zum vorzeitigen Ausfall von elektrischen Geräten führen. Ein Spannungsabfall ist auch eine Verschwendung von Elektrizität, da die Energie als Wärme verloren geht, anstatt von den Geräten im Stromkreis genutzt zu werden.

Ursachen des Spannungsabfalls

Da der Spannungsabfall durch den Widerstand der Leiter verursacht wird, ist der Spannungsabfall umso größer, je mehr Leiter Sie haben. Bei Erdkabeln ist der Spannungsabfall umso größer, je länger das Kabel ist. Die Drahtgröße ist ein weiterer Faktor: Drähte mit kleinerem Durchmesser haben einen höheren Widerstand als Drähte mit größerem Durchmesser. Kupferdraht hat einen geringeren Widerstand als Aluminiumdraht, aber die Chancen stehen gut, dass Sie in jedem Fall Kupfer verwenden werden. Heutzutage wird Aluminium in den meisten neuen Wohnprojekten nur noch in den Anschlusskabeln des Versorgungsunternehmens verwendet, auch wenn Aluminium in den Tabellen zum Spannungsabfall auftaucht.

Wie sich die Last auf den Spannungsabfall auswirkt

Der Spannungsabfall steigt mit zunehmender Belastung eines Stromkreises, und die Überlastung eines Stromkreises trägt zu einem übermäßigen Spannungsabfall bei. Mit anderen Worten: Wenn Sie einen Stromkreis mit zu vielen Lasten belasten und die standardmäßige sichere Kapazität von 80 Prozent überschreiten (1.440 Watt für 15-Ampere-Stromkreise; 1.920 Watt für 20-Ampere-Stromkreise), verursachen Sie einen unnötigen Spannungsabfall. Die Lösung ist einfach: Halten Sie die Gesamtlast des Stromkreises auf 80 Prozent oder weniger der Gesamtkapazität. Diese Bedingung wird in vielen Berechnungen und Tabellen zum Spannungsabfall vorausgesetzt.

Dimensionierung der Leiter

Der National Electrical Code?(NEC) empfiehlt einen maximalen Spannungsabfall von 3 Prozent?für einzelne Haushaltsstromkreise (so genannte Zweigstromkreise). Dies ist ein gutes Ziel, das bei der Dimensionierung der Leiter für ein Erdkabel anzustreben ist. Nachfolgend finden Sie die maximalen Kabellängen, die Sie verwenden können, um einen Spannungsabfall von 3 % für die gegebene Drahtgröße (AWG) und Stromkreisspannung einzuhalten. Bei einem 120-Volt-Stromkreis können Sie beispielsweise bis zu 50 Fuß Kabel mit 14 AWG verlegen, ohne einen Spannungsabfall von 3 Prozent zu überschreiten.für 120-Volt-Stromkreise:

Für 240-Volt-Stromkreise:

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