Geräteetiketten sind in Watt angegeben, Kabel, Sicherungen und Schutzschalter sind jedoch in Ampere angegeben. Dieser Rechner verbindet die beiden für Gleichstrom, einphasigen und dreiphasigen Wechselstrom und erklärt, warum die gleiche Wattzahl je nach Spannung, Phase und Leistungsfaktor sehr unterschiedliche Ströme ziehen kann.

Warum Watt, Ampere und Volt nicht austauschbar sind

Spannung ist der elektrische „Druck“, Strom ist der Ladungsfluss und Leistung ist die Rate des Energieverbrauchs. Sie sind durch P = V × I verbunden: Leistung ist gleich Spannung mal Strom. Aufgrund dieser Beziehung können Sie Watt nicht in Ampere umrechnen, ohne die Spannung zu kennen. Eine 1.500-W-Last verbraucht 12,5 A bei 120 V, aber nur 6,25 A bei 240 V – gleiche Leistung, halber Strom, weil sich die Spannung verdoppelt.

Dies ist der Hauptgrund dafür, dass Geräte mit hohem Stromverbrauch 240 V verwenden: Die Halbierung des Stroms bedeutet kleinere Leiter, kleinere Leistungsschalter und geringere Widerstandsverluste im Kabel.

Leistungsfaktor und Scheinleistung

Für Gleichstrom- und rein ohmsche Wechselstromlasten (Heizungen, Glühbirnen, Toaster) beträgt der Leistungsfaktor 1, also I = P ÷ V. Motoren, Transformatoren und viele elektronische Geräte ziehen jedoch Strom, der phasenverschoben zur Spannung ist. Ihre Scheinleistung (Voltampere) ist größer als die wirkliche Leistung (Watt), die sie verbrauchen, und der Strom folgt der Scheinleistung. Aus diesem Grund dividiert die AC-Formel durch V × pf: Eine Last mit pf 0,8 zieht 25 % mehr Strom, als ihre Wattzahl allein vermuten lässt.

Warum dreiphasig √3 verwendet

In einem symmetrischen Dreiphasensystem liegen die drei Netzspannungen um 120° auseinander. Wenn die Leistung gegen die verkettete Spannung ausgedrückt wird, beträgt die gesamte Wirkleistung P = √3 × V_LL × I × pf, sodass der Strom I = P ÷ (√3 × V_LL × pf) beträgt. Wenn Sie sich stattdessen auf die Spannung zwischen Leiter und Neutralleiter (Phase) beziehen, beträgt die Gesamtleistung einfach drei einphasige Lasten: P = 3 × V_LN × I × pf. Das Verwechseln der Leiter-zu-Leiter-Spannung und der Leiter-zu-Neutralleiter-Spannung ist der häufigste dreiphasige Fehler. Überprüfen Sie daher immer, welche Spannung auf Ihrem Typenschild oder Messgerät angezeigt wird.

Vom Verstärker bis zur Leistungsschaltergröße

Sobald Sie den Strom kennen, folgt die Dimensionierung des Überstromgeräts dem NEC. Bei einer Dauerlast (Betrieb von drei Stunden oder mehr) müssen der Leistungsschalter und die Leiter für 125 % der Last ausgelegt sein – entsprechend darf die Last nur 80 % der Nennleistung des Leistungsschalters nutzen. Der Rechner dividiert den Strom durch 0,8 und rundet auf die nächste Normgröße (15, 20, 25, 30 A, …) auf. Dies ist nur ein Planungshinweis: Bei der tatsächlichen Schaltungskonstruktion müssen die Nenntemperatur des Leiters, Umgebungs- und Bündelungsreduzierungen, Motor- und HVAC-Vorschriften sowie Änderungen Ihrer örtlichen Vorschriften berücksichtigt werden.