Benutzer:Sorbas 48/Versuchswiese

Spannungsfall an elektrischen Leitungen

Spannungsfall an den Verbindungsleitungen zu R_außen

Im Zusammenhang mit elektrischen Leitungsanlagen kommt konsequent der Begriff Spannungsfall gemäß Definition in IEC 60050 151-15-09 zur Anwendung. An Leitungen und deren Verbindungsstellen soll dieser in Grenzen gehalten werden, damit die Betriebsspannung der Betriebsmittel ausreichend hoch ist und die Verluste in vertretbaren Grenzen gehalten werden. Ein höherer Spannungsfall ist zulässig beim starten von Motoren und für andere Betriebsmittel mit hohen Einschaltströmen vorausgesetzt, dass sich in allen Fällen die Spannungsschwankungen innerhalb der für das Betriebsmittel zulässigen Grenzen bewegen.

Berechnung des Spannungsfalls an elektrischen Leitungen

Gemäß DIN VDE 0100-520:2012-06 Anhang G kann der Spannungsfall in elektrischen Leitungen nach folgender Formel berechnet werden:

$u={b}({\mathtt {\rho }}_{1}{\frac {L}{S}}{cos}{\mathtt {\phi }}+{\mathtt {\lambda }}{L}{sin}{\mathtt {\phi }}){I_{B}}$

Dabei sind

$u$	Spannungsfall in Volt
$b$	Koeffizient: 1 bei dreiphasigen Stromkreisen; 2 bei einphasigen Stromkreisen ANMERKUNG: Dreiphasige Stromkreise, die vollkommen unsymmetrisch belastet werden (nur eine Phase belastet), werden als einphasige Stromkreise betrachtet.
${\mathtt {\rho }}_{1}$	Spezifischer elektrischer Widerstand der Leiter im ungestörten Betrieb. Dabei wird als spezifischer elektrischer Widerstand der Wert für die im ungestörten Betrieb vorhandene Temperatur genommen, d. h. 1,25-mal der spezifische elektrische Widerstand bei 20° C, oder 0,0225 Ωmm²/m für Kupfer und 0,036 Ωmm²/m für Aluminium.
$L$	Gerade Länge der Kabel- und Leitungsanlage in Meter.
$S$	Querschnitt der Leiter, in mm².
${cos}{\mathtt {\phi }}$	Leistungsfaktor; falls nicht bekannt, wird ein Wert von 0,8 (sin ϕ = 0,6) angenommen.
${\mathtt {\lambda }}$	Blindwiderstand je Längeneinheit des Leiters; falls nicht bekannt, wird ein Wert von 0,08 mΩ/m angenommen.
${I_{B}}$	Betriebsstrom (in Ampere).

Der entsprechende Spannungsfall in Prozent ergibt sich nach ${\%}={100}{\frac {u}{U_{0}}}$

Dabei steht ${U_{0}}$ für die jeweilige Systemspannung in Volt.

ANMERKUNG: In Kleinspannungsstromkreisen müssen die Grenzwerte für den Spannungsfall nur bei Stromkreisen für Leuchten (nicht z. B. für Klingel, Steuerung, Türöffner etc.) eingehalten werden (vorausgesetzt, dass die ordnungsgemäße Funktion dieser Betriebsmittel überprüft wird).

Formel für den Betriebskondensator in der Steinmetzschaltung

Zur Realisierung der Steinmetzschaltung muss die Schaltung des Motors, Stern- oder Dreieckschaltung, entsprechend der vorhandenen Netzspannung vorgenommen werden, in Europa sind das üblicherweise 230 V. Als Betriebskondensator ist ein Metallpapierkondensator entsprechend DIN EN 60252-1 (VDE 0560-8:2011-10) zulässig, der an den dritten noch freien Anschluss des Motors und je nach gewünschter Drehrichtung an den Außenleiter oder den Neutralleiter angeschlossen wird. Wird der Kondensator mit dem Außenleiter verbunden, dreht sich der Motor nach rechts, bei Verbindung des Kondensators mit dem Neutralleiter nach links. In diversen Fachbüchern und Foren wird mit Bezug auf die vor Jahren zurückgezogene DIN 48501 ein Richtwert von ca. 70 µF je 1 kW Motorleistung für eine Betriebsspannung von 230 V empfohlen. Die allgemeine Formel für die Berechnung des Betriebskondensators mit der Kapazität $C$ und einer Leistung $P$ des Elektromotors an der Nennspannung $U$ lautet:

$C={\frac {2P}{{\sqrt {3}}\,\omega \,U^{2}}}$

mit $\omega$ der Kreisfrequenz.

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