Elektrischer Drahtquerschnitt-Rechner - AWG-Größen-Tool

Rechner für elektrische Drahtquerschnitte

Ein Rechner für elektrische Drahtquerschnitte empfiehlt einen sicheren Drahtquerschnitt, gemessen in AWG (American Wire Gauge), für einen elektrischen Hausstromkreis. Er verwendet drei Eingaben – die Last in Ampere oder Watt, die Leitungslänge in eine Richtung, in Fuß und die Systemspannung –, um den kleinsten Draht auszuwählen, der den Strom ohne Überhitzung und ohne zu großen Spannungsverlust führen kann.

Ein für seine Last zu dünner Draht kann sich überhitzen, seine Isolierung schmelzen lassen oder einen Brand auslösen. Bei einer langen Leitung kann ein zu dünner Draht außerdem einen großen Spannungsabfall verursachen, wodurch Lampen dunkler leuchten und Motoren heiß laufen. Dieses Werkzeug prüft beide Probleme gleichzeitig und gibt den kleinsten Querschnitt zurück, der beide Prüfungen besteht.

So verwenden Sie diesen Rechner für Drahtquerschnitte

1. Wählen Sie einen Projekttyp (optional). Voreinstellungen für eine Gartenteichpumpe, die Verkabelung eines Schuppens, einen Stromkreis in einem Tiny House oder eine Werkstatt tragen typische Werte ein.
2. Geben Sie die Last ein. Geben Sie die Amperezahl direkt ein oder wechseln Sie zu Watt; der Rechner teilt dann die Wattzahl durch die Spannung, um die Amperezahl zu ermitteln.
3. Geben Sie die einfache Entfernung von der Sicherungstafel zum Gerät in Fuß ein. Dies ist die Länge der Leitung in eine Richtung, nicht der Hin- und Rückweg. Der Rechner verdoppelt den Wert intern, um den Hin- und Rückleiter zu berücksichtigen.
4. Wählen Sie 120 V oder 240 V, die beiden üblichen Haushaltsspannungen.
5. Aktivieren Sie „Dauerlast“, wenn der Stromkreis 3 Stunden oder länger ohne Unterbrechung betrieben wird, etwa für ein Ladegerät für Elektrofahrzeuge oder einen Heizlüfter. Die NEC-Regel 210,19(A)(1) verlangt, dass der Draht für 125 % einer solchen Last ausgelegt ist.
6. Lesen Sie das Ergebnis ab. Es zeigt den empfohlenen Querschnitt, den maximalen Strom dieses Querschnitts, den Prozentsatz des Spannungsabfalls und eine Sicherheitskennzeichnung: sicher, Vorsicht oder unsicher.

So wird der Drahtquerschnitt berechnet

Der Rechner führt für jeden Querschnitt zwei Prüfungen durch. Er beginnt bei 14 AWG und geht zu dickeren Drähten über, bis beide Prüfungen bestanden sind.

1. Watt in Ampere umrechnen

Ist die Last in Watt angegeben, wird sie zunächst in Ampere umgerechnet:

$I = \frac{P}{V}$

Dabei steht I für den Strom in Ampere, P für die Leistung in Watt und V für die Systemspannung. Eine Pumpe mit 200 Watt an einem Stromkreis mit 120 V zieht 200 ÷ 120 = 1,67 Ampere.

2. Zuschlag für Dauerlast hinzufügen

Bei einer Dauerlast wird der erforderliche Strom vor der Prüfung der Strombelastbarkeit mit 1,25 multipliziert. Die Prüfung des Spannungsabfalls verwendet weiterhin den tatsächlichen Strom:

$I_{required} = I \times 1.25$

3. Strombelastbarkeit prüfen

Die Strombelastbarkeit ist der maximale Strom, den ein Querschnitt führen kann. Der Rechner verwendet die folgenden Nennwerte aus der 310,16-Spalte 60 °C der NEC-Tabelle für unbeschichtete Kupferleiter. Diese Spalte gilt für NM-B-Kabel („Romex“) und UF-Kabel, also für die in den Voreinstellungen des Rechners verwendeten Kabeltypen, obwohl die einzelnen Leiter im Kabel für 90 °C ausgelegt sind. Ein dickeres Kabel in einem Metallrohr mit für 75 °C ausgelegten Anschlüssen kann bei einigen dieser Querschnitte rechtlich mehr Strom führen; dieser Rechner geht jedoch nicht von dieser Ausführung aus.

Ein Querschnitt besteht diese Prüfung, wenn sein Nennstrom mindestens dem in Schritt 2 erforderlichen Strom entspricht.

4. Spannungsabfall prüfen

Auch ein Querschnitt mit ausreichender Strombelastbarkeit kann über eine lange Leitung zu viel Spannung verlieren. Der Rechner verwendet die oben genannten Widerstandswerte:

$V_{drop} = \frac{2 \times R \times I \times L}{1000}$

$V_{drop\%} = \frac{V_{drop}}{V_{source}} \times 100$

Dabei steht R für den Widerstand des Drahts in Ohm je 1000 Fuß (300 m), I für den tatsächlichen Strom in Ampere (nicht den für die Dauerlast angepassten Wert), L für die einfache Entfernung in Fuß und 2 berücksichtigt, dass der Strom über einen Leiter hin- und über den anderen zurückfließt.

Der Rechner kennzeichnet das Ergebnis wie folgt:

• Sicher – Spannungsabfall unter 3 %
• Vorsicht – Spannungsabfall ab 3 % bis 5 %
• Abgelehnt – Spannungsabfall über 5 %; der Rechner versucht stattdessen den nächstdickeren Querschnitt

Erfüllt kein Querschnitt bis 2 AWG beide Prüfungen, gibt der Rechner „2 AWG oder größer“ mit der Kennzeichnung „unsicher“ zurück und empfiehlt eine Elektrofachkraft.

Rechenbeispiel

Betrachten wir eine Last von 15 Ampere an einer einfachen Leitung von 100 Fuß bei 120 V, die keine Dauerlast ist (die Voreinstellung für Schuppenverkabelung).

14 AWG testen. Die Strombelastbarkeit beträgt 15 A und entspricht damit gerade der Last von 15 A. Der Spannungsabfall beträgt:

$V_{drop} = \frac{2 \times 3.07 \times 15 \times 100}{1000} = 9.21\text{ V}$

$V_{drop\%} = \frac{9.21}{120} \times 100 = 7.68\%$

Das liegt über dem Grenzwert von 5 %, daher wird 14 AWG abgelehnt, obwohl der Querschnitt die Prüfung der Strombelastbarkeit bestanden hat.

12 AWG testen. Die Strombelastbarkeit beträgt 20 A und deckt damit die Last von 15 A ab. Der Spannungsabfall beträgt:

$V_{drop} = \frac{2 \times 1.93 \times 15 \times 100}{1000} = 5.79\text{ V}$

$V_{drop\%} = \frac{5.79}{120} \times 100 = 4.83\%$

Das liegt unter dem Grenzwert von 5 %, daher wird 12 AWG akzeptiert. Da 4,83 % über 3 % liegt, wird das Ergebnis als „Vorsicht“ statt als „sicher“ gekennzeichnet. Der Rechner empfiehlt für diese Leitung einen Draht mit 12 AWG und einem Vorsichtshinweis.

Häufige Projekttypen

• Gartenteichpumpe: typischerweise einige hundert Watt, häufig 50–200 Fuß vom Haus entfernt, an einem durch einen FI-Schutzschalter geschützten 120 V-Außenstromkreis.
• Schuppenverkabelung: Stromkreise mit 15–20 Ampere, üblicherweise 50–150 Fuß von der Hauptverteilung entfernt.
• Stromkreise in Tiny Houses: eine Mischung aus 120 V- und 240 V-Stromkreisen über kurze Leitungswege im Innenbereich.
• Elektrowerkzeuge in der Werkstatt: Stromkreise mit 20 Ampere oder mehr, für leistungsstarke Geräte häufig mit 240 V, über Leitungswege von 20–100 Fuß.

Sicherheitshinweise

Arbeiten an der Hauptverteilung, alle genehmigungspflichtigen Arbeiten und jede Installation, deren sichere Ausführung dem Nutzer nicht vertraut ist, sollte eine zugelassene Elektrofachkraft übernehmen. Der Drahtquerschnitt muss immer zum Nennstrom des Leitungsschutzschalters passen, und vor Beginn eines Projekts sollte die örtliche Elektrovorschrift geprüft werden. Dieser Rechner dient der Planung und ersetzt keine Prüfung der Einhaltung der Vorschriften.

Häufig gestellte Fragen

Welchen Drahtquerschnitt benötige ich für 20 Ampere?

Kupferdraht mit 12 AWG ist der Mindestquerschnitt für einen Stromkreis mit 20 Ampere; seine Strombelastbarkeit beträgt genau 20 A. Bei einer 120 V-Leitung bleibt der Spannungsabfall bis ungefähr 47 Fuß unter 3 % (sicher) und bis ungefähr 78 Fuß (23,8 m) unter 5 %. Ab etwa 78 Fuß (23,8 m) wechselt der Rechner die Empfehlung zu 10 AWG.

Wie weit kann ich einen Draht mit 12 AWG bei 20 Ampere verlegen?

Bei 20 Ampere und 120 V bleibt 12 AWG über etwa 47 Fuß im sicheren Bereich des Spannungsabfalls (unter 3 %). Zwischen ungefähr 47 und 78 Fuß (23,8 m) ist der Draht weiterhin verwendbar, wird aber als „Vorsicht“ gekennzeichnet (Spannungsabfall von 3–5%). Jenseits von etwa 78 Fuß (23,8 m) überschreitet der Spannungsabfall 5 %, und der Rechner empfiehlt stattdessen 10 AWG.

Wofür steht AWG?

AWG steht für American Wire Gauge, das in Nordamerika verwendete Standardsystem für Drahtdurchmesser. Eine kleinere AWG-Zahl bedeutet einen dickeren Draht: 10 AWG ist dicker als 14 AWG und kann mehr Strom führen.

Was ist der Unterschied zwischen Draht mit 12 AWG und 14 AWG?

12 AWG ist dicker und für bis zu 20 Ampere ausgelegt. 14 AWG ist dünner und für bis zu 15 Ampere ausgelegt. 12 AWG ist der Standard für Steckdosenstromkreise in Küchen und Badezimmern sowie für andere Stromkreise mit 20 Ampere; 14 AWG ist der Standard für Beleuchtungs- und Steckdosenstromkreise mit 15 Ampere.

Was passiert, wenn ich einen für die Last zu dünnen Draht verwende?

Ein unterdimensionierter Draht kann sich überhitzen, seine Isolierung schmelzen lassen und eine Brandgefahr darstellen. Er kann außerdem einen übermäßigen Spannungsabfall verursachen, wodurch Lampen dunkler leuchten und Motoren beschädigt werden können; zudem kann der Leitungsschutzschalter wiederholt auslösen. Unter den meisten Elektrovorschriften wird eine solche Installation außerdem beanstandet.

Ist ein Draht mit 10 AWG für 30 Ampere geeignet?

Ja. Kupferdraht mit 10 AWG ist in der von NM-B- und UF-Kabeln verwendeten 60 °C-Spalte für 30 Ampere ausgelegt und der Standardquerschnitt für viele Stromkreise mit 30 Ampere, etwa für elektrische Warmwasserbereiter und Fensterklimageräte. Der Leitungsschutzschalter muss weiterhin zum Drahtquerschnitt passen, und bei langen Leitungswegen sollte der Spannungsabfall geprüft werden.

Über diese Zahlen

Dieser Rechner verwendet die Strombelastbarkeitsspalte 60 °C der NEC-Tabelle 310,16 und die Widerstandswerte aus NEC-Kapitel 9, Tabelle 8, für unbeschichtete Kupferleiter, mit einem Vorsichtsschwellenwert von 3 % und einem Ablehnungsschwellenwert von 5 % für den Spannungsabfall in Abzweigstromkreisen. Die örtlichen Vorschriften können vom US-amerikanischen National Electrical Code abweichen. Nur eine zugelassene Elektrofachkraft oder ein örtlicher Elektroinspektor kann bestätigen, was eine bestimmte Installation erfordert.