Spannungsfall – Berechnung, Grenzwerte & Vermeidung | Glossar

📖 Kurzdefinition:

Der Spannungsfall (auch Spannungsabfall) bezeichnet den Verlust an elektrischer Spannung, der entlang einer Leitung durch den elektrischen Widerstand des Leitermaterials entsteht. Je länger die Leitung und je höher der Strom, desto größer der Spannungsfall.

Was ist Spannungsfall?

Wenn elektrischer Strom durch eine Leitung fließt, entsteht durch den Ohm'schen Widerstanddes Leitermaterials ein Energieverlust. Dieser äußert sich als Spannungsverlustzwischen Anfang und Ende der Leitung.

Beispiel:

Eine 230V-Leitung versorgt eine LED-Leuchte über 25 Meter Entfernung. Durch den Leitungswiderstand kommen am Ende nur noch 225V an.

→ Spannungsfall: 230V - 225V = 5V (entspricht 2,2%)

Berechnung des Spannungsfalls

Formel für Wechselstrom (AC):

ΔU = 2 × ρ × I × L / A

Wobei: 2 × = Hin- und Rückleiter, ρ = spezifischer Widerstand (Kupfer: 0,0175 Ω·mm²/m),I = Stromstärke (A), L = Leitungslänge (m), A = Leiterquerschnitt (mm²)

Formel für Drehstrom (3-phasig):

ΔU = √3 × ρ × I × L / A

Faktor √3 ≈ 1,73 statt 2 bei dreiphasiger Versorgung

Zulässige Grenzwerte nach VDE 0100

Die Norm VDE 0100-520 definiert maximale Spannungsfälle für verschiedene Anwendungen:

Anwendung	Max. Spannungsfall	Bei 230V entspricht
Beleuchtung (Standard)	≤ 3%	≤ 6,9V
Andere Verbraucher (Steckdosen)	≤ 3%	≤ 6,9V
Motoren (Anlauf)	≤ 5%	≤ 11,5V
Temporäre Baustellen	≤ 4%	≤ 9,2V
12V/24V Niedervolt-LED	≤ 5%	≤ 0,6V (12V) / 1,2V (24V)

⚠️ Wichtig für LED-Beleuchtung:

Bei 12V/24V Niedervolt-LEDs ist der zulässige absolute Spannungsfall sehr gering! 5% von 12V sind nur 0,6V. Deshalb sind bei Niedervolt deutlich dickere Kabel oderkürzere Leitungen erforderlich als bei 230V.

Ursachen für hohen Spannungsfall

❌ Häufige Fehler:

• Zu dünne Kabel (Querschnitt zu klein)
• Zu lange Leitungen ohne Verstärkung
• Hoher Stromverbrauch (viele Verbraucher)
• Schlechte Verbindungen (Übergangswiderstand)
• Aluminiumkabel statt Kupfer (höherer Widerstand)
• Erhöhte Temperatur (Widerstand steigt)

✓ Lösungen:

• Größeren Querschnitt wählen (1,5mm² → 2,5mm²)
• Kürzere Wege planen
• Zwischenverteiler einsetzen
• Hochwertige Kupferkabel verwenden
• Professionelle Klemmen (geringe Übergangswiderstände)
• Bei 12V/24V: 24V statt 12V bevorzugen

Praxisbeispiel: LED-Streifen 12V

Szenario:

• LED-Streifen: 5 Meter, 10W/Meter = 50W gesamt
• Versorgungsspannung: 12V DC
• Leitungslänge vom Netzteil: 5 Meter
• Kabel: 0,75 mm² (oft bei billigen Sets)

Berechnung:

I = P / U = 50W / 12V = 4,17 A
ΔU = 2 × 0,0175 × 4,17 × 5 / 0,75 = 0,97V
Spannungsfall: 0,97V / 12V = 8,1%

❌ Problem: 8,1% Spannungsfall überschreitet die 5%-Grenze deutlich!
Am Ende des Streifens kommen nur noch 11V an → LEDs leuchten deutlich dunkler oder flackern.

Lösung:

Kabel auf 1,5 mm² erhöhen:
ΔU = 2 × 0,0175 × 4,17 × 5 / 1,5 = 0,49V → 4,1% ✓
Oder: 24V-System verwenden (gleicher Spannungsfall = halber Prozentsatz)

Folgen von zu hohem Spannungsfall

🔴 LEDs leuchten dunkler als spezifiziert
🔴 Flackern oder Flimmern (bei Grenzbereich)
🔴 Farbabweichungen bei RGB/RGBW-LEDs
🔴 Vorzeitiger Ausfall durch Unterspannung
🔴 Motoren laufen nicht an (zu wenig Spannung)
🔴 Überlastung der Zuleitung durch erhöhten Strom
🔴 Normverletzung (VDE 0100 nicht eingehalten)

Spannungsfall messen

Mit einem Multimeter können Sie den tatsächlichen Spannungsfall prüfen:

Spannung am Anfang der Leitung messen (z.B. am Trafo: 12,0V)
Spannung am Ende der Leitung messen (z.B. am LED-Streifen: 11,2V)
Differenz berechnen: 12,0V - 11,2V = 0,8V Spannungsfall
Prozent berechnen: (0,8V / 12V) × 100 = 6,7%

💡 Profi-Tipp:

Messen Sie den Spannungsfall unter Last, also wenn die LEDs/Verbraucher eingeschaltet sind! Ohne Last (Leerlauf) ist der Spannungsfall minimal und nicht aussagekräftig.

Spannungsfall (Spannungsabfall)