Kabelquerschnitt, Durchmesser und Spannungsfall berechnen

Wie groß muss der Kabelquerschnitt sein, welcher Durchmesser gehört zu welchem Querschnitt und wie viel Spannung geht auf der Leitung verloren? Hier finden Sie die wichtigsten Formeln, Tabellen und eine AWG-Umrechnung – mit Praxisbeispiel für die DC-Versorgung integrierter Servo- und Schrittmotoren.

Die wichtigsten Formeln

Querschnitt aus DurchmesserA = π · d² / 4A in mm², d in mm (Volldraht)

Durchmesser aus Querschnittd = √(4 · A / π) ≈ 1,128 · √Ad in mm, A in mm²

LeitungswiderstandR = l / (κ · A) = ρ · l / Al in m, κ in S·m/mm², ρ in Ω·mm²/m

Spannungsfall (Hin- und Rückleiter)ΔU = 2 · l · I / (κ · A)l = einfache Leitungslänge in m, I in A

Mindestquerschnitt für zulässigen SpannungsfallA = 2 · l · I / (κ · ΔU)ΔU = zulässiger Spannungsfall in V

Strom aus Leistung und StromdichteI = P / U · J = I / Abei Gleichstrom; J in A/mm²

Leitermaterial	Leitfähigkeit κ (S·m/mm²)	Spez. Widerstand ρ (Ω·mm²/m)
Kupfer	58	0,0172
Aluminium	36	0,0278
Silber	62	0,0161

Werte bei 20 °C. Mit steigender Temperatur nimmt der Widerstand zu (Kupfer etwa 0,4 % je Kelvin), warme Leitungen haben also einen größeren Spannungsfall.

Querschnitt, Durchmesser und Spannungsfall von Kupferleitungen

Querschnitt	Leiterdurchmesser (Volldraht)	Widerstand je Leiter (mΩ/m)	Spannungsfall je 1 A und 1 m Leitung (mV)
0,14 mm²	0,42 mm	123,2	246,3
0,25 mm²	0,56 mm	69,0	137,9
0,34 mm²	0,66 mm	50,7	101,4
0,5 mm²	0,80 mm	34,5	69,0
0,75 mm²	0,98 mm	23,0	46,0
1 mm²	1,13 mm	17,2	34,5
1,5 mm²	1,38 mm	11,5	23,0
2,5 mm²	1,78 mm	6,9	13,8
4 mm²	2,26 mm	4,3	8,6
6 mm²	2,76 mm	2,9	5,7
10 mm²	3,57 mm	1,7	3,4
16 mm²	4,51 mm	1,1	2,2

Kupfer, κ = 58 S·m/mm², 20 °C. Spannungsfall mit Hin- und Rückleiter gerechnet. Litzenleiter haben bei gleichem Querschnitt einen etwas größeren Außendurchmesser.

Praxisbeispiel: 48-V-Versorgung eines integrierten Motors

Integrierte Motoren wie ServoStep MIS oder DC-versorgte MAC-Servomotoren sitzen direkt an der Achse – die Versorgungsleitung vom Schaltschrank ist deshalb oft länger als bei klassischen Antrieben. Beispiel: 48 V DC, 5 A, 10 m Leitungslänge.

Querschnitt	Spannungsfall ΔU	bezogen auf 48 V	Spannung am Motor
0,75 mm²	2,30 V	4,8 %	45,7 V
1,5 mm²	1,15 V	2,4 %	46,9 V
2,5 mm²	0,69 V	1,4 %	47,3 V

Bei 24-V-Steuerspannung wirkt derselbe Spannungsfall prozentual doppelt so stark. Spitzenströme beim Beschleunigen können deutlich über dem Nennstrom liegen – den Querschnitt daher nicht zu knapp wählen.

AWG-Tabelle: American Wire Gauge in mm und mm²

AWG (American Wire Gauge) ist die in Nordamerika übliche Drahtstärkenangabe und taucht auch in vielen Datenblättern auf. Je größer die AWG-Nummer, desto dünner der Draht. Umrechnung: d = 0,127 mm · 92^{(36 − AWG) / 39}.

AWG	Durchmesser (mm)	Querschnitt (mm²)
4/0 (0000)	11,68	107,2
3/0 (000)	10,40	85,0
2/0 (00)	9,27	67,4
1/0 (0)	8,25	53,5
1	7,35	42,4
2	6,54	33,6
3	5,83	26,7
4	5,19	21,2
5	4,62	16,8
6	4,12	13,3
7	3,66	10,5
8	3,26	8,37
9	2,91	6,63
10	2,59	5,26
11	2,30	4,17
12	2,05	3,31
13	1,83	2,62
14	1,63	2,08
15	1,45	1,65
16	1,29	1,31
17	1,15	1,04
18	1,02	0,823
19	0,912	0,653
20	0,812	0,518
21	0,723	0,410
22	0,644	0,326
23	0,573	0,258
24	0,511	0,205
25	0,455	0,162
26	0,405	0,129
27	0,361	0,102
28	0,321	0,0810
29	0,286	0,0642
30	0,255	0,0509
31	0,227	0,0404
32	0,202	0,0320
33	0,180	0,0254
34	0,160	0,0201
35	0,143	0,0160
36	0,127	0,0127
37	0,113	0,0100
38	0,101	0,0080
39	0,090	0,0063
40	0,080	0,0050

Berechnete Werte für Volldraht, gerundet. Faustregel: 3 AWG-Stufen entsprechen etwa einer Verdopplung bzw. Halbierung des Querschnitts.

Hinweis: Die Formeln und Tabellen dienen der überschlägigen Berechnung. Für die Auslegung von Leitungen sind zusätzlich Verlegeart, Häufung, Umgebungstemperatur, Schutzorgane und die einschlägigen Normen (z. B. DIN VDE 0100-520 und DIN VDE 0298-4) zu beachten. Alle Angaben ohne Gewähr.