Stromgrundlagen
Verstehen Sie Spannung, Strom und Leistung und erkennen Sie AC (Wechselstrom) im Vergleich zu DC (Gleichstrom). Mit einem interaktiven Rechner können Sie die Zusammenhänge sofort erkennen.
Diese Seite erklärt die grundlegenden Begriffe rund um Elektrizität.
Kurz gesagt
Diese Begriffe begegnen Ihnen in Stromlaufplänen, Berechnungen und Prüfungen:
- U ist die Spannung, ausgedrückt in Volt.
- I ist der Strom, ausgedrückt in Ampere.
- P ist die Leistung, ausgedrückt in Watt.
- kWh ist Energie im Zeitverlauf, nicht dasselbe wie Momentanleistung.
- Spannungsabfall ist der Spannungsverlust über einem Kabel, wenn Strom fließt.
Leistung, Strom und Spannung (U, I, P)
Drei Variablen kommen in einer Elektroinstallation immer wieder vor:
- Spannung (U) in Volt (V)
- Stromstärke (I) in Ampere (A)
- Leistung (P) in Watt (W)
In einem typischen Installationskontext dreht sich die Beziehung zwischen diesen Größen häufig um Folgendes:
- P = I · U
Mit anderen Worten: Wenn sich Ihre Leistung ändert (und die Spannung so bleibt, wie sie ist), dann ändert sich auch der Strom und umgekehrt.
Diese Zusammenhänge helfen bei der Auslegung einer Anlage: *Welche Nennstromstärke passt zu Leitung und Last?*
| Größe | Symbol | Einheit | Praktische Frage |
|---|---|---|---|
| Spannung | U | V | Welche Spannung liegt im Stromkreis an? |
| Strom | I | A | Wie viel Strom fließt durch das Kabel und den Schutz? |
| Leistung | P | W oder kW | Wie hoch ist die Leistung des Geräts oder der Quelle? |
| Energie | E | Wh oder kWh | Wie viel wurde im Laufe der Zeit verbraucht oder geliefert? |
| Spannungsabfall | ΔU | V oder % | Wie viel Spannung verlieren Sie über das Kabel? |
Ohmsches Gesetz
Das Ohmsche Gesetz beschreibt den Zusammenhang zwischen Spannung, Widerstand (R) und Strom: *U = R · I*. Zwischen Spannung (U), Strom (I) und Leistung (P) gilt außerdem *P = U · I*.
Mit dem folgenden Rechner können Sie mit den Formeln zwischen diesen Größen experimentieren.
AC und DC (Wechselstrom und Gleichstrom)
AC (Wechselstrom) ändert Richtung und Stärke periodisch. Es ist die übliche Stromart im öffentlichen Netz und in den meisten Wohngebäudeinstallationen.
DC (Gleichstrom) fließt in gleichbleibender Richtung. Er kommt unter anderem in Batterien und auf der Gleichstromseite von Photovoltaikanlagen vor.
Der praktische Unterschied liegt hauptsächlich in den von Ihnen verwendeten Komponenten (Wechselrichter, Schutzvorrichtungen und wie Ihre Last „mit Strom versorgt“ wird).
Klimaanlage im Haus
AC ist die normale Netzversorgung für Wohninstallationen. Die meisten Geräte werden auf diese Weise mit Strom versorgt.
- Sie arbeiten mit Phase(n), Null und Schutzleiter.
- Schutzmaßnahmen und Pläne folgen der üblichen Wohnlogik.
DC für Solarmodule und Batterie
Gleichstrom findet sich vor allem auf der Gleichstromseite von Photovoltaikanlagen, bei Batterien und in bestimmten elektronischen Systemen.
- Komponenten müssen DC-kompatibel sein.
- Aus der Dokumentation sollte klar hervorgehen, wo Wechselstrom aufhört und Gleichstrom beginnt.
Energie und Kilowattstunden (kWh)
Menschen verwechseln oft Leistung (W oder kW) und Energie (Wh oder kWh):
- Leistung = wie schnell Sie aktuell Energie verbrauchen oder bereitstellen.
- Energie = wie viel wurde im Laufe der Zeit verbraucht oder zugeführt.
Nützliche Faustregel:
- 1 kW für 1 Stunde = 1 kWh
- 2 kW für 30 Minuten = 1 kWh
Ihre Stromrechnung und Ihr digitaler Zähler arbeiten hauptsächlich mit kWh, nicht mit „Momentanleistung“.
kW ist nicht dasselbe wie kWh
Eine 7,4-kW-Ladestation sagt etwas über die mögliche Momentanleistung aus. Erst nach einer bestimmten Ladezeit wissen Sie, wie viel Energie in kWh tatsächlich verbraucht wurde.
Spannungsfall
Der Spannungsfall ist die Differenz zwischen der Spannung am Anfang und am Ende einer Leitung. Jede Leitung hat einen Widerstand; fließt Strom, sinkt dadurch die Spannung entlang der Leitung.
In einem kurzen inneren Kreis merkt man das normalerweise nicht. Bei langen Kabeln, schweren Geräten, Nebengebäuden, Gartenanlagen, Ladestationen oder Anschlüssen an Solarpaneele wird es immer wichtiger.
Der Spannungsabfall hängt hauptsächlich ab von:
- die Länge des Kabels;
- der Strom, der durch das Kabel fließt;
- der Querschnitt der Leiter;
- das Material und den Platzierungskontext.
| Mehr davon | Auswirkung auf Spannungsabfall |
|---|---|
| Längeres Kabel | Mehr Spannungsabfall |
| Höherer Strom | Mehr Spannungsabfall |
| Größerer Kabelquerschnitt | Weniger Spannungsabfall |
| Schlecht ausgewählte Route oder Last | Schnellere Probleme am Ende des Kreises |
Spannungsabfall ist keine separate Kabelauswahl
Spannungsabfall ist hier ein grundlegendes Konzept. Die AREI-Anwendung bezüglich Rohrauswahl, Länge, Querschnitt und Installationskontext finden Sie in Verkabelung und Installation.
Phase, Neutrum und Erde
In einer typischen Haushaltsinstallation haben Sie einen Phasenleiter und einen Neutralleiter:
- Phase (L) führt die Wechselspannung gegen Null.
- Neutral (N) bildet die Rückleitung und liegt idealerweise nahe am Erdpotential.
Viele Stromkreise in Haushalten arbeiten als L + N (plus Schutzleiter/Erde, wo erforderlich).
Dreiphasig (3~)
Bei dreiphasig haben Sie drei Phasen (L1, L2, L3), die phasenverschoben sind. Damit können Sie:
- verteilt höhere Leistung bei geringerem Strom pro Phase.
- versorgt schwere Geräte (z. B. Ladestationen, Motoren, bestimmte Wärmepumpen) stabil mit Strom.
Abhängig vom Netztyp arbeiten Sie mit:
- 3 x 230 V
- oder 3 x 400 V + N
Im Stromlaufplan und bei Berechnungen muss klar erkennbar sein, an welche Phase oder Phasen ein Stromkreis oder Gerät angeschlossen ist.