Unterdimensionierte Leitungen sind eine der häufigsten Ursachen für elektrische Brände und Geräteausfälle in der Hausverkabelung. Um das richtige Messgerät zu finden, müssen zwei unabhängige Grenzwerte überprüft werden – Strombelastbarkeit und Spannungsabfall –, da für beide ein größerer Draht erforderlich sein kann, als für den anderen allein erforderlich wäre.
Spannungsabfall vs. Strombelastbarkeit
Die Kabeldimensionierung umfasst zwei unabhängige Prüfungen, die Sie separat durchführen müssen. Erstens muss der Draht dick genug sein, um den Strom des Stromkreises ohne Überhitzung zu bewältigen – dies ist die Strombelastbarkeitsprüfung, die der NEC in Tabelle 310.12 und zugehörigen Tabellen basierend auf Isolationstyp und Installationsmethode spezifiziert. Zweitens muss das Kabel dick genug sein, um den Spannungsabfall innerhalb akzeptabler Grenzen zu halten – der NEC empfiehlt nicht mehr als 3 % für einzelne Abzweigstromkreise und insgesamt 5 % vom Serviceeingang bis zur letzten Steckdose.
Bei kurzen Strecken innerhalb eines Gebäudes ist normalerweise die Strombelastbarkeit maßgebend und die NEC-Mindestkabelgröße ist ausreichend. Bei langen Strecken zu Nebengebäuden, freistehenden Garagen, Brunnenpumpen oder Unterschalttafeln ist aufgrund des Spannungsabfalls oft ein Kabel erforderlich, das ein oder zwei Größen größer ist, als es allein die Strombelastbarkeit erfordern würde. Dies gilt insbesondere für 120-V-Stromkreise, bei denen ein bestimmter prozentualer Abfall ein kleineres absolutes Spannungspolster darstellt als der gleiche Prozentsatz bei einem 240-V-Stromkreis. Führen Sie immer beide Berechnungen durch, bevor Sie den Draht auswählen, und verwenden Sie das Ergebnis, das die größere Stärke erfordert.
Kupfer vs. Aluminium
Kupfer hat einen geringeren spezifischen Widerstand und eine höhere Strombelastbarkeit pro Messgerät, was es zur Standardwahl für Abzweigstromkreise und die meisten Verkabelungen in Privathaushalten macht. Aluminium leitet Strom, benötigt aber einen etwa zwei AWG größeren Draht als Kupfer, um den gleichen Strom bei gleichem Spannungsabfall zu übertragen. Trotz dieses Größenvorteils ist Aluminium deutlich günstiger pro Pfund, was es zur bevorzugten Wahl für Hauseingangskabel und lange Zuleitungsstrecken macht, bei denen die Leitungsgröße weniger eingeschränkt ist.
Aluminiumverkabelung erfordert an jedem Anschluss eine besondere Handhabung. Sie müssen ein Antioxidansmittel auf die blanken Aluminiumleiterenden auftragen und sicherstellen, dass alle Steckverbinder, Unterbrecher und Kabelschuhe nur für AL/CU oder AL ausgelegt sind – Standardklemmen, die nur aus Kupfer bestehen, können sich aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten mit der Zeit lösen und einen Lichtbogen bilden. Für Abzweigstromkreise in Wohngebäuden in Wänden bleibt Kupfer der Industriestandard, da die Arbeitsersparnis durch Aluminium bei kleinen Durchmessern minimal ist und die Verbindungsanforderungen die Installation komplexer machen.
So funktioniert der Drahtgrößenrechner
Die Kernformel für den Spannungsabfall lautet Vdrop = 2 × I × R × L / 1000, wobei der Faktor 2 den gesamten Hin- und Rückweg berücksichtigt, den der Strom zurücklegen muss – durch den heißen Leiter und zurück durch den Neutral- oder Rückleiter. R ist der Widerstand pro 1.000 Fuß für den spezifischen AWG-Wert und das Leitermaterial, bezogen auf die Werte in NEC Kapitel 9 Tabelle 9. Der Rechner durchläuft die AWG-Größen von 14 bis hinunter zu 4/0 und prüft jede einzelne, bis er den kleinsten Durchmesser findet, der den Spannungsabfall innerhalb Ihres angegebenen Grenzwerts hält.
Die Strombelastbarkeitsprüfung sucht separat nach dem NEC-Tabellenwert für Ihren angegebenen Kabeltyp und Ihre Umgebungstemperatur und wendet gegebenenfalls Reduzierungsfaktoren für hohe Umgebungstemperaturen oder mehrere Leiter im Kabelkanal an. Die abschließende Empfehlung wählt das größere der beiden erforderlichen Messgeräte aus – Spannungsabfallergebnis oder Strombelastbarkeitsergebnis – und markiert, welche Einschränkung bindend ist, damit Sie verstehen, warum ein bestimmtes Messgerät ausgewählt wurde. Überprüfen Sie die endgültige Auswahl immer mit Ihrem örtlichen Elektroinspektor, da einige Gerichtsbarkeiten Änderungen zum NEC erlassen, die die Anforderungen an die Mindestdrahtgröße für bestimmte Anwendungen ändern.