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Spannungseinbruchberechnung

V
Beschreibung

Berechnen Sie den Spannungsabfall in Gleich- und Wechselstromkreisen unter Verwendung wichtiger elektrischer Parameter.

"Spannungsabfall ist die Abnahme des elektrischen Potentials entlang des Pfads eines in einem elektrischen Kreis fließenden Stroms. Gemäß Anhang G – IEC 60364–5–52."

Wichtige Parameter

Stromart

Gleichstrom (DC): Der Strom fließt konstant vom positiven zum negativen Pol. Wird in Batterien, Solarmodulen und Elektronik verwendet.

Wechselstrom (AC): Der Strom kehrt seine Richtung und Amplitude über die Zeit bei einer konstanten Frequenz (z.B. 50 Hz oder 60 Hz) um. Wird in Stromnetzen und Haushalten verwendet.

Systemarten:

  • Einspeisephase: Ein Phasenleiter und ein Neutralleiter.

  • Zweiphasig: Zwei Phasenleiter (selten).

  • Dreiphasig: Drei Phasenleiter; Vieradrig mit Neutralleiter.

  • Unipolar: Ein Leiter.

  • Bipolar: Zwei Leiter.

  • Triaxial: Drei Leiter.

  • Quadrupolar: Vier Leiter.

  • Pentapolar: Fünf Leiter.

  • Multipolar: Zwei oder mehr Leiter.

Betriebstemperatur

Zulässige Betriebstemperatur abhängig vom Isoliermaterial des Leiters.

IEC/CEI:

  • 70°C (158°F): PVC-Isolation, PVC-beschichtetes Mineralisoliermaterial oder zugängliche freiliegende Mineralisolierung.

  • 90°C (194°F): XLPE-, EPR- oder HEPR-Isolation.

  • 105°C (221°F): Freiliegendes und nicht zugängliches Mineralisoliermaterial.

NEC:

  • 60°C (140°F): Typen TW, UF

  • 75°C (167°F): RHW, THHW, THW, THWN, XHHW, USE, ZW

  • 90°C (194°F): TBS, SA, SIS, FEP, FEPB, MI, RHH, RHW-2, THHN, THHW, THW-2, THWN-2, USE-2, XHH, XHHW, XHHW-2, ZW-2

Phasenleiter parallel

Leiter gleicher Querschnittsfläche, Länge und Material können parallel geschaltet werden. Der maximal zulässige Strom ist die Summe der maximalen Ströme der einzelnen Kerne.

Leitungslänge

Entfernung zwischen Versorgungspunkt und Last (eine Strecke), gemessen in Metern oder Fuß. Längere Leitungen führen zu einem höheren Spannungsabfall.

Leiter

Material, das für den Leiter verwendet wird. Gängige Materialien sind Kupfer (geringerer Widerstand) und Aluminium (leichter, billiger).

Kabeltyp

Definiert die Anzahl der Leiter im Kabel:

  • Unipolar: Ein Leiter

  • Bipolar: Zwei Leiter

  • Triaxial: Drei Leiter

  • Quadrupolar: Vier Leiter

  • Pentapolar: Fünf Leiter

  • Multipolar: Zwei oder mehr Leiter

Spannung

Unterschied des elektrischen Potentials zwischen zwei Punkten.

Geben Sie die Spannung Phase-Neutral für einspeisephase Systeme ein (z.B. 120V).

Geben Sie die Spannung Phase-Phase für zweiphasige oder dreiphasige Systeme ein (z.B. 208V, 480V).

Last

Leistung, die zur Bestimmung der Schaltkreiseigenschaften berücksichtigt werden soll, gemessen in Watt (W) oder Kilowatt (kW). Beinhaltet alle angeschlossenen Geräte.

Leistungsfaktor (PF)

Verhältnis von Wirkleistung zu Scheinleistung: cosφ, wobei φ der Phasenwinkel zwischen Spannung und Strom ist.

Der Wert reicht von 0 bis 1. Ideal = 1 (rein ohmsch belastete Last).

Leiterquerschnitt

Querschnittsfläche des Leiters, gemessen in mm² oder AWG.

Größerer Querschnitt → geringerer Widerstand → geringerer Spannungsabfall.

Wichtige Formeln (Reiner HTML-Code)

VD = I × R × L
VD (%) = (VD / V) × 100
R = ρ × L / A

Anwendungsszenarien

  • Planung von elektrischen Installationsarbeiten in Gebäuden

  • Dimensionierung von Leitern für langstreckige Energieübertragung

  • Fehlerbehebung bei düsteren Lichtern oder Motorenproblemen

  • Nachweis der Einhaltung der Normen IEC 60364 und NEC

  • Planung von Industrieanlagen

  • Erneuerbare Energiesysteme (Solar, Wind)

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Lightning conductor
Blitzschutzstift-Berechnung
Dieses Tool berechnet den geschützten Bereich zwischen zwei Blitzableitern basierend auf dem IEC 62305-Standard und der Rollkugelmethode, geeignet für die Blitzschutzplanung von Gebäuden, Türmen und industriellen Anlagen. Parameterbeschreibung Stromart Wählen Sie den Stromtyp im System: - Gleichstrom (DC) : Häufig in Solar-PV-Systemen oder Gleichstrom-Geräten - Wechselstrom Einphasig (AC Einphasig) : Typisch in der Wohngebäude-Energieversorgung Hinweis: Dieser Parameter dient zur Unterscheidung der Eingabemodi, beeinflusst jedoch die Berechnung des Schutzgebiets nicht direkt. Eingaben Wählen Sie die Eingabemethode: - Spannung/Leistung : Geben Sie Spannung und Lastleistung ein - Leistung/Widerstand : Geben Sie Leistung und Leitungswiderstand ein Tipp: Diese Funktion kann für zukünftige Erweiterungen (z.B. Erdwiderstands- oder induzierte Spannungsberechnung) verwendet werden, hat aber keinen Einfluss auf den geometrischen Schutzbereich. Höhe des Blitzableiters A Die Höhe des primären Blitzableiters in Metern (m) oder Zentimetern (cm). Normalerweise der höhere Blitzableiter, der die obere Grenze des Schutzgebiets definiert. Höhe des Blitzableiters B Die Höhe des zweiten Blitzableiters, in der gleichen Einheit wie oben. Wenn die Blitzableiter unterschiedliche Höhen haben, entsteht eine Konfiguration mit ungleichen Höhen. Abstand zwischen den beiden Blitzableitern Horizontaler Abstand zwischen den beiden Blitzableitern in Metern (m), bezeichnet als (d). Allgemeine Regel: \( d \leq 1{,}5 \times (h_1 + h_2) \), andernfalls kann kein wirksamer Schutz erreicht werden. Höhe des zu schützenden Objekts Die Höhe der zu schützenden Struktur oder des Geräts in Metern (m). Dieser Wert darf die maximal zulässige Höhe innerhalb des Schutzgebiets nicht überschreiten. Nutzungsempfehlungen Bevorzugen Sie Blitzableiter gleicher Höhe für eine einfachere Planung Halten Sie den Abstand unter 1,5-mal der Summe der Blitzableiterhöhen Stellen Sie sicher, dass die Höhe des zu schützenden Objekts unterhalb des Schutzgebiets liegt Für kritische Anlagen sollten Sie einen dritten Blitzableiter hinzufügen oder ein gefächertes Luftterminierungssystem verwenden
Calculation of resistance
Widerstandsberechnung
Berechnen Sie den Widerstand mithilfe von Spannung, Stromstärke, Leistung oder Impedanz in Wechsel- und Gleichstromkreisen. „Tendenz eines Körpers, den Durchgang eines elektrischen Stromes zu behindern.“ Berechnungsprinzip Auf der Grundlage des Ohmschen Gesetzes und seiner Ableitungen: ( R = frac{V}{I} = frac{P}{I^2} = frac{V^2}{P} = frac{Z}{text{Leistungsfaktor}} ) Wobei: R : Widerstand (Ω) V : Spannung (V) I : Stromstärke (A) P : Leistung (W) Z : Impedanz (Ω) Leistungsfaktor : Verhältnis von Wirkleistung zu Scheinleistung (0–1) Parameter Stromart Gleichstrom (DC) : Der Strom fließt ständig vom positiven zum negativen Pol. Wechselstrom (AC) : Richtung und Amplitude variieren periodisch mit konstanter Frequenz. Einspeisesystem : Zwei Leiter — eine Phase und ein Neutralleiter (Nullpotential). Zweiphasiges System : Zwei Phasenleiter; Neutralleiter ist in Dreileitersystemen verteilt. Dreiphasiges System : Drei Phasenleiter; Neutralleiter ist in Vierleitersystemen enthalten. Spannung Unterschied des elektrischen Potentials zwischen zwei Punkten. Eingabemethode: • Einspeisesystem: Geben Sie die Phasen-Neutral-Spannung ein • Zweiphasiges / Dreiphasiges System: Geben Sie die Phasen-Phasen-Spannung ein Stromstärke Fluss der elektrischen Ladung durch ein Material, gemessen in Ampere (A). Leistung Elektrische Leistung, die von einem Bauteil bereitgestellt oder aufgenommen wird, gemessen in Watt (W). Leistungsfaktor Verhältnis von Wirkleistung zu Scheinleistung: ( cos phi ), wobei ( phi ) der Phasenwinkel zwischen Spannung und Stromstärke ist. Der Wert liegt zwischen 0 und 1. Reiner ohmscher Verbraucher: 1; induktive/kapazitive Verbraucher: < 1. Impedanz Gesamtwiderstand gegen den Fluss des Wechselstroms, einschließlich Widerstand und Blindwiderstand, gemessen in Ohm (Ω).
Calculation of active power
Wirkleistung
Wirkleistung, auch bekannt als reale Leistung, ist der Teil der elektrischen Leistung, der in einem Schaltkreis nützliche Arbeit verrichtet – wie zum Beispiel Wärme, Licht oder mechanische Bewegung zu erzeugen. Sie wird in Watt (W) oder Kilowatt (kW) gemessen und stellt die tatsächlich vom Verbraucher aufgenommene Energie dar, die Grundlage für die Abrechnung von Elektrizität. Dieses Tool berechnet die Wirkleistung basierend auf Spannung, Strom, Leistungsfaktor, Scheinleistung, Blindleistung, Widerstand oder Impedanz. Es unterstützt sowohl Einphasen- als auch Dreiphasensysteme, was es ideal für Motoren, Beleuchtung, Transformatoren und industrielle Ausrüstungen macht. Parameterbeschreibung Parameter Beschreibung Stromart Wählen Sie den Schaltungstyp: • Gleichstrom (DC): Konstanter Fluss vom positiven zum negativen Pol • Einphasen-Wechselstrom: Ein lebendiger Leiter (Phase) + Neutral • Zweiphasen-Wechselstrom: Zwei Phasenleiter, optional mit Neutral • Dreiphasen-Wechselstrom: Drei Phasenleiter; Vierschleifensystem beinhaltet Neutral Spannung Elektrisches Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten. • Einphasig: Geben Sie die **Phasen-Neutral-Spannung** ein • Zweiphasig / Dreiphasig: Geben Sie die **Phasen-Phasen-Spannung** ein Strom Fluss von elektrischer Ladung durch ein Material, Einheit: Ampere (A) Leistungsfaktor Verhältnis von Wirkleistung zur Scheinleistung, zeigt Effizienz an. Wert zwischen 0 und 1. Idealwert: 1,0 Scheinleistung Produkt aus effektiver Spannung und Strom, repräsentiert die gesamte zugeführte Leistung. Einheit: Volt-Ampere (VA) Blindleistung Energie, die sich alternierend in induktiven/kapazitiven Komponenten bewegt, ohne in andere Formen umgewandelt zu werden. Einheit: VAR (Volt-Ampere-Reaktiv) Widerstand Gegenwirkung gegen Gleichstromfluss, Einheit: Ohm (Ω) Impedanz Gesamtgegenwirkung gegen Wechselstrom, einschließlich Widerstand, Induktivität und Kapazität. Einheit: Ohm (Ω) Berechnungsprinzip Die allgemeine Formel für die Wirkleistung lautet: P = V × I × cosφ Wobei: - P: Wirkleistung (W) - V: Spannung (V) - I: Strom (A) - cosφ: Leistungsfaktor Andere gebräuchliche Formeln: P = S × cosφ P = Q / tanφ P = I² × R P = V² / R Beispiel: Wenn die Spannung 230V, der Strom 10A und der Leistungsfaktor 0,8 beträgt, dann beträgt die Wirkleistung: P = 230 × 10 × 0,8 = 1840 W Nutzungsempfehlungen Überwachen Sie die Wirkleistung regelmäßig, um die Effizienz der Geräte zu bewerten Nutzen Sie Daten aus Energiemessgeräten, um Verbrauchsmuster zu analysieren und den Verbrauch zu optimieren Berücksichtigen Sie die harmonische Verzerrung bei nichtlinearen Lasten (z.B. Frequenzumrichter, LED-Treiber) Die Wirkleistung bildet die Grundlage für die Abrechnung von Elektrizität, insbesondere bei zeitabhängigen Preisgestaltungen Kombinieren Sie sie mit der Leistungsfaktorkorrektur, um die Gesamteffizienz der Energie zu verbessern
Calculation of power factor
Leistungsfaktor
Leistungsgradberechnung Der Leistungsgrad (PF) ist ein kritischer Parameter in Wechselstromkreisen, der das Verhältnis von Wirkleistung zu Scheinleistung misst und anzeigt, wie effizient elektrische Energie genutzt wird. Ein idealer Wert beträgt 1,0, was bedeutet, dass Spannung und Strom in Phase sind und es keine Blindleistung gibt. In realen Systemen, insbesondere solchen mit induktiven Lasten (z. B. Motoren, Transformatoren), liegt er in der Regel unter 1,0. Dieses Werkzeug berechnet den Leistungsgrad basierend auf Eingabeparametern wie Spannung, Strom, Wirkleistung, Blindleistung oder Impedanz und unterstützt Einphasen-, Zweiphasen- und Drehstromsysteme. Parameterbeschreibung Parameter Beschreibung Stromart Wählen Sie den Schaltkreistyp: • Gleichstrom (DC): Konstanter Fluss vom positiven zum negativen Pol • Einphasen-Wechselstrom: Ein Leiter (Phase) + Neutral • Zweiphasen-Wechselstrom: Zwei Phasenleiter, optional mit Neutral • Drehstrom: Drei Phasenleiter; Vieradrige Systeme enthalten Neutral Spannung Elektrisches Spannungspotenzial zwischen zwei Punkten. • Einphasen: Geben Sie die **Phasen-Neutral-Spannung** ein • Zweiphasen / Drehstrom: Geben Sie die **Phasen-Phasen-Spannung** ein Strom Fluss elektrischer Ladung durch ein Material, Einheit: Ampere (A) Wirkleistung Tatsächliche Leistung, die von der Last verbraucht und in nützliche Arbeit (Wärme, Licht, Bewegung) umgewandelt wird. Einheit: Watt (W) Blindleistung Energie, die alternierend in induktiven/kapazitiven Komponenten fließt, ohne in andere Formen umgewandelt zu werden. Einheit: VAR (Volt-Ampere-Reaktiv) Scheinleistung Produkt aus Effektivspannung und -strom, repräsentiert die gesamte zugeführte Leistung. Einheit: VA (Volt-Ampere) Widerstand Gegenwirkung gegen Gleichstrom, Einheit: Ohm (Ω) Impedanz Gesamtgegenwirkung gegen Wechselstrom, einschließlich Widerstand, Induktivität und Kapazität. Einheit: Ohm (Ω) Berechnungsprinzip Der Leistungsgrad ist definiert als: PF = P / S = cosφ Wobei: - P: Wirkleistung (W) - S: Scheinleistung (VA), S = V × I - φ: Phasenwinkel zwischen Spannung und Strom Alternative Formeln: PF = R / Z = P / √(P² + Q²) Wobei: - R: Widerstand - Z: Impedanz - Q: Blindleistung Ein höherer Leistungsgrad bedeutet eine bessere Effizienz und geringere Leitungsschwundverluste Ein niedriger Leistungsgrad erhöht den Strom, verringert die Transformatorkapazität und kann zu zusätzlichen Kosten durch Energieversorger führen Nutzungsempfehlungen Industrielle Nutzer sollten den Leistungsgrad regelmäßig überwachen; Zielwert ≥ 0,95 Kondensatorenbank zur Blindleistungskompensation verwenden, um den Leistungsgrad zu verbessern Energieversorger berechnen oft zusätzliche Gebühren für Leistungsgrade unter 0,8 Kombinieren Sie Spannungs-, Strom- und Leistungsdaten, um die Systemleistung zu bewerten
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