Kabelquerschnitt berechnen: Tabellen für 12 V und 24 V

Warum die Länge über den Querschnitt entscheidet

Jedes Kabel hat Widerstand. Fließt Strom hindurch, fällt über diesen Widerstand Spannung ab, und am Verbraucher kommt weniger an als an der Batterie. Wie viel weniger, hängt von drei Größen ab: Strom, Länge und Querschnitt.

In einer 230-Volt-Hausinstallation fällt das kaum ins Gewicht. Ein Volt Verlust sind dort 0,4 Prozent. Im 12-Volt-Bordnetz sind dieselben ein Volt mehr als acht Prozent — aus 12 V werden 11 V, und ein Gerät, das darunter abschaltet, tut das dann bei voller Batterie.

Deshalb gilt an Bord eine Regel, die dem Gefühl widerspricht: Der Verbraucher allein bestimmt den Querschnitt nicht. Dieselbe Ankerwinsch braucht im Bug ein erheblich dickeres Kabel als neben der Batterie. Der Stecker sagt nichts über die nötige Leitung.

Der doppelte Weg

Der zweite Punkt ist der häufigste Rechenfehler überhaupt. Der Strom fließt über die Plusleitung zum Verbraucher und über die Minusleitung zurück. Beide Strecken erzeugen Spannungsfall. Ein Verbraucher fünf Meter von der Verteilung entfernt hat zehn Meter Leiterweg.

Wer die einfache Strecke rechnet, kommt auf den halben Querschnitt und bekommt den doppelten Spannungsfall. Das fällt bei Beleuchtung nicht auf und bei einem Kompressorkühlschrank sehr.

Die Formel

FormelQuerschnitt in mm² = (2 × Länge in m × Strom in A × 0,0175) ÷ zulässiger Spannungsfall in V

0,0175 ist der spezifische Widerstand von Kupfer in Ohm mal Quadratmillimeter je Meter, gemessen bei Raumtemperatur. Warme Kabel im Motorraum haben etwas mehr Widerstand; die Rechnung fällt dadurch leicht konservativ aus, was an dieser Stelle erwünscht ist.

Bleibt der zulässige Spannungsfall. ISO 13297:2020 nennt zwei Werte: 10 Prozent der Nennspannung für gewöhnliche Stromkreise, 3 Prozent für sicherheitsrelevante Ausrüstung — Navigationslichter, Bilgenlüfter, Bilgenpumpe. Bei 12 Volt sind das 1,2 beziehungsweise 0,36 Volt.

Beispiel

Ein Kompressorkühlschrank zieht 8 A und sitzt 4 Meter von der Verteilung entfernt. Er ist kein sicherheitsrelevanter Verbraucher, reagiert aber empfindlich auf Unterspannung — also rechnen wir mit 3 Prozent.

• Leiterweg: 2 × 4 m = 8 m
• Zulässiger Spannungsfall: 12 V × 0,03 = 0,36 V
• Querschnitt: (8 × 8 × 0,0175) ÷ 0,36 = 3,1 mm²
• Gewählt: 4 mm² als nächste Normgröße

Mit der 10-Prozent-Grenze wären es 0,93 mm² gewesen, also 1,5 mm². Der Unterschied zwischen beiden Kriterien beträgt hier den Faktor drei — und genau deshalb muss vor der Rechnung feststehen, welches Kriterium gilt.

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Tabellen

12 V, 3 Prozent Spannungsfall

Entfernung einfach gemessen, in der Rechnung verdoppelt. Auf die nächste Normgröße aufgerundet.

12 V, 10 Prozent Spannungsfall

Nur für unkritische Verbraucher. Achtung: Hier gewinnt in mehreren Feldern die Strombelastbarkeit — siehe nächster Abschnitt.

24 V, 3 Prozent Spannungsfall

Bei gleichem Strom halbiert sich der Querschnitt gegenüber 12 V. Bei gleicher Leistung halbiert sich zusätzlich der Strom — dann liegt der Bedarf bei einem Viertel.

24 V, 10 Prozent Spannungsfall

Nur für unkritische Verbraucher. Bei kurzen Wegen mit hohem Strom entscheidet die Strombelastbarkeit – siehe nächster Abschnitt.

Das zweite Kriterium: Strombelastbarkeit

Der Spannungsfall ist nur eine von zwei Grenzen. Die andere ist die Strombelastbarkeit: Wie viel Strom das Kabel dauerhaft führen darf, ohne dass die Isolierung zu heiß wird. Ausgelegt wird immer nach dem größeren der beiden Werte.

Auf langen Wegen gewinnt fast immer der Spannungsfall. Auf kurzen Wegen mit hohem Strom — Wechselrichter, Ankerwinsch, Batterieverbindungen — gewinnt die Strombelastbarkeit. Ein Beispiel: 100 A auf 1 Meter ergibt über den Spannungsfall rechnerisch 10 mm². Dauerhaft 100 A durch 10 mm² zu schicken, ist aber je nach Verlegung schon grenzwertig.

Die Strombelastbarkeit hängt nicht nur am Querschnitt, sondern an der Umgebung. ABYC E-11 und die US-Vorschrift 33 CFR 183.425 unterscheiden dafür ausdrücklich zwischen Verlegung innerhalb und außerhalb von Motorräumen: Dasselbe 12-AWG-Kabel (3,3 mm²) mit 75 °C Isolierung darf einzeln verlegt außerhalb des Motorraums 25 A führen, im Motorraum nur etwa 19 A. Dazu kommen Abschläge für gebündelte Verlegung, bei bis zu drei Leitern im Bündel rund 30 Prozent.

WarnungDie Sicherung richtet sich nach der Strombelastbarkeit der Leitung, nicht nach dem gerechneten Spannungsfall-Querschnitt. Wer aus Spannungsfallgründen großzügig dimensioniert, darf die Sicherung deshalb trotzdem nicht mit vergrößern — sie schützt weiterhin die schwächste Stelle im Kreis.

Weitere Ausnahmen und Grenzen

Aluminiumleiter. Die Formel gilt für Kupfer. Aluminium hat rund den 1,6-fachen spezifischen Widerstand und braucht entsprechend mehr Querschnitt.

Feindrähtige Bootsleitung. An Bord gehört feindrähtiges, verzinntes Kupfer verwendet — wegen der Vibration und der Korrosion, nicht wegen des Widerstands. Der Rechenweg ändert sich dadurch nicht.

Übergangswiderstände. Die Rechnung berücksichtigt nur das Kabel. Schlecht gecrimpte Kabelschuhe, korrodierte Klemmen und Steckverbinder kommen dazu und können den Spannungsfall verdoppeln, ohne dass am Querschnitt etwas falsch wäre. Wer misst und mehr Verlust findet als gerechnet, sucht zuerst an den Verbindungen.

Gemeinsame Minusleitung. Wird der Minusweg von mehreren Verbrauchern geteilt, addieren sich die Ströme auf dem gemeinsamen Stück. Der Querschnitt dort muss zur Summe passen, nicht zum einzelnen Verbraucher.

Typische Fehler

• Einfache statt doppelte Leitungslänge. Halber Querschnitt, doppelter Verlust.
• Nur ein Kriterium geprüft. Es gilt der größere Wert aus Spannungsfall und Strombelastbarkeit.
• 10 Prozent für empfindliche Verbraucher angesetzt. Zulässig heißt nicht sinnvoll.
• Kabel nach vorhandenem Bestand gewählt. „Da war schon 2,5er drin“ ist kein Auslegungskriterium.
• Verlegeart ignoriert. Gebündelt und im Motorraum verträgt dasselbe Kabel deutlich weniger.
• Minusleitung dünner ausgeführt als die Plusleitung. Sie führt denselben Strom.
• Übergangswiderstände vergessen. Sie stehen in keiner Tabelle und machen trotzdem den Unterschied.

Gegenprobe am fertigen Bordnetz

Die Rechnung lässt sich messen. Schalten Sie den Verbraucher ein und messen Sie die Spannung einmal direkt an der Batterie und einmal direkt am Verbraucher — unter Last, nicht im Leerlauf. Die Differenz ist der tatsächliche Spannungsfall der gesamten Strecke einschließlich aller Verbindungen.

Liegt sie deutlich über dem gerechneten Wert, ist selten der Querschnitt schuld. Suchen Sie an Klemmen, Kabelschuhen, Sicherungshaltern und am Hauptschalter. Ein einziger korrodierter Übergang kann mehr Verlust erzeugen als zehn Meter richtig dimensioniertes Kabel.