Anschlussleitung Durchlauferhitzer dimensionieren

In dieser Beispielaufgabe möchte ich dir zeigen, wie man die richtige Anschlussleitung für einen fest angeschlossenen Durchlauferhitzer mit einer Anschlussleistung von 21kW bei 400V auswählt. Die Anschlussleitung soll gemeinsam mit einer weiteren Leitung zunächst 10m auf einer Wand und anschließend 8m im Installationskanal geführt werden. Die Umgebungstemperatur im Raum beträgt 25°C.

Zur Auswahl der richtigen Anschlussleitung prüfe ich zunächst, mit welchem Strom die Leitung belastet wird (Strombelastbarkeit) und berechne anschließend den Spannungsfall auf der Leitung.

Betriebsstrom berechnen

Zur Bestimmung der Strombelastbarkeit ist es zunächst notwendig mit Hilfe der Anschlusskennwerte den Betriebsstrom I_b des Durchlauferhitzers zu berechnen.

I_b=P / (√3*U*cos(φ)) = 21000W / (√3 *400V*1) = 30,31A

Die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung beträgt wie bei fast allen Elektrowärmegeräten Null Grad, damit wird der Leistungsfaktor cos(φ) zu Eins.

Leitungsabsicherung auswählen

Anschließend wählen wir eine Sicherung mit einem Nennstrom I_n=32A aus. Dieser muss größer sein  als der Betriebsstrom des Durchlauferhitzers I_b, damit die Sicherung im normalen Betrieb nicht einfach auslöst.

Umgebungsbedingungen bestimmen und Leitung auswählen

Anschließend wählen wir eine Leitung aus. Dazu müssen wir die nicht idealen Umgebungsbedingungen, die zu einer zusätzlichen Erwärmung der Leitung führen, mit einem entsprechenden Faktor berücksichtigen. Die Umgebungstemperatur von 25°C ist ideal, jedoch für die Verlegung von zwei gemeinsamen Energieleitungen im Installationskanal ergibt sich der Faktor f₂=0,8.

I_r=I_n/f₂=32A/0,8=40A

Durch die zusätzliche Erwärmung der mitverlegten Leitung, muss die Anschlussleitung des Durchlauferhitzers jetzt nicht nur mit bis zu 32A sondern mit bis zu 40A belastet werden können. Unter Berücksichtigung der Referenzverlegeart mit der schlechteren Wärmeabgabe (Verlegeart B2: Im Installationskanal) und der Anzahl belasteter Adern (die drei Außenleiter), können wir uns aus der entsprechenden Tabelle nach DIN VDE 0298-4 eine Leitung heraussuchen, die mit min. 40A belastet werden darf. Wir wählen eine Leitung mit einem Querschnitt von q=10mm² aus, die mit bis zu I_r=49A belastet werden darf. Die ausgewählte Leitung dürfte also unter idealen Verlegebedingungen mit bis 49A belastet werden. Mit einer weiteren Leitung im Installationskanal ergibt sich hingegen nur noch eine Strombelastbarkeit von:

I_z=f₂*I_r=0,8*49A=39,2A

Dieser Strom I_z=39A ist völlig ausreichend, da wir unseren Stromkreis ja mit I_n=32A abgesichert haben, wodurch in diesem Stromkreis dauerhaft auch kein höherer Strom als 32A zu erwarten ist. Es gilt:

I_b≤I_n≤I_z

30,31A≤32A≤39,2A

Spannungsfall berechnen

Den maximalen Spannungsfall ΔU auf der Anschlussleitung berechnen wir mit Hilfe des Leitungswiderstandes eines Außenleiters und dem Nennstrom der Sicherung, als maximal zulässigen Leitungsstrom.

ΔU= √3*I_n*l*cos(φ) / (κ*q) =√3 *32A*18m*1 / (56m/(Ω*mm²)*10mm²)=1,78V

Das entspricht, bezogen auf die Außenleiterspannung U_N=400V, einem prozentualen Spannungsfall Δu von:

Δu=ΔU*100% / Δu= 1,78*100% / 400V = 0,45%

Für Endstromkreise ist häufig ein Spannungsfall kleiner 3% vorgesehen, der in unserem Fall in ausreichendem Maße eingehalten wird.

Im nachfolgenden Video gehe ich alle Schritte nochmal ausführlich durch:

Wenn du alles verstanden hast, zeige ich dir im nächsten Schritt wie man die Zuleitung für eine kleine Unterverteilung dimensioniert.