Leiterquerschnitt, Spannungsfall, Dimensionierung

    Hallo Forum,
    da dies hier mein erster Post in diesem Jahr ist, wünsche ich Euch zunächst noch ein "frohes Neues". 8)


    Aber nun Spaß beiseite und zu den ernsten Dingen des Lebens:
    Kurz die Vorgeschichte zum Thema... Es geht um eine Konzertveranstaltung im Rahmen einer Kirmes. Der Veranstalter ist ein lokaler Verein. Das ist soweit nichts unbekanntes/weltbewegendes... Allerdings sprengt dieses Ereignis alle bisherigen Rahmen in diesem Ort!! Sprich es gibt in der Größenordnung null Erfahrung.
    Wie sonst bei Kirmesfesten auf dem flachen Land fast schon üblich, ist es um Vorschriften usw. nicht all zu gut bestellt... "Des passt scho'!!", "Dos honn mä schon immo so gemocht!!" und ähnliche Denk- und Handlungsweisen sollten hier sicherlich geläufig sein... :?


    Unter diesen Voraussetzungen diskutieren die "Kirmes-Fachkräfte" natürlich auch über das leidige Thema Strom...
    Ich bin zwar auch keine Fachkraft, aber habe hier und da schon mal was zum Thema Strom gelesen und gehört... Und in der Schule auch ein wenig aufgepasst... Weshalb ich mir das Hinterfragen der Aussagen der o.g. "Fachleute" erlaube...


    Aber nun zum konkreten Problem:
    An der Bühne im Zelt sind von der Band ~100kW an Leistung gefordert. Ob sie die gleichzeitig abrufen sei mal dahingestellt (Wird dann ja für den cos(phi) interessant...) Die Trafostation für den Strom ist allerdings etwas weiter weg (~210m Kabelweg). Und das ist in meinen Augen das Hauptproblem an der Sache!?
    Man hat sich nun seitens der Veranstalter mit einem Elektrodienstleister und Vertretern des Energieversorgunsunternehmens zum Ortstermin getroffen. Die Elektrofirma hat danach ein Angebot für ein "ausreichend" dimensioniertes Kabel abgegeben. Laut deren "Rechnung" ein 5x35mm²-Kabel werden...


    In Anbetracht der Leitungslänge und der geforderten Leistung bin ich etwas stutzig geworden. Zumal mir ein Bekannter in vorherigen Gesprächen schon immer was vom Spannungsfall usw. erzählt hatet...


    Also habe ich etwas recherchiert und Formelsammlungen etc gewälzt.
    Ergebnis ist (oder sollte sein) eine Berechnung des Spannungsfalls für die o.g. Leitungskonfiguration. (Siehe hier).
    Allerdings bekomme ich rechnerisch einen wesentlich höheren Spannungsfall raus, als er erlaubt ist.
    Allerdings bestätigt diese Rechnung irgendwie mein Bachgefühl, dass bei dem Angebot gar nichts groß gerechnet worden ist, sondern von einer "Fachkraft" einfach "nach Gefühl" etwas aufgeschrieben worden ist!?
    Dies ist jetzt eine grobe Unterstellung in Richtung E-Firma, aber wie gesagt, meine "Rechnung" belegt es ja irgendwie?!
    Um einer unbeggründeten Anschuldigung und den sich anschließenden Diskussionen aus dem Weg zu gehen, ist jetzt Euer Expertenrat gefragt.


    Kann mir jemand mit Sachverstand mal genauer darlegen worauf hier zu achten ist?! Oder mich auf einen Fehler in meiner Rechnung hinweisen, wenn vorhanden!?


    Denn ich möchte den Veranstaltern gerne einen fundierten Kommentar zu diesem Stromvorhaben geben. Mein Wissen sehe ich da allerdings nicht wirklich als Referenz, deshalb bin ich wie gesagt hier... ;)


    Also denn... Schon mal vielen Dank für die Gedanken, die Ihr Euch macht. Und sorry wegen des etwas längeren Textes... ;)


    Es grüßt der André

    "Das hält, das haben wir schon immer so gemacht..."

    also wenn ich einen leistungsfakor cos(phi) 1 nehme habe ich bei einer erlaubten Normabsicherung von 125A (ca. 87KW)bei 3 Außenleiter(Phasen) und 210m cos(phi)1
    Spannungsfall 23V und 5,8%


    wenn ich die Leitung nicht voll belaste wird dieser kleiner


    ich persönlich würde wenn die 87 oder gar 100KW dauerhaft gebraucht werden 50mm² verwenden


    wenn ich mit Normbsicherung 100A (69KW) auskommen würde ich 35mm² benutzen (Spannungsfall 18,6V und 4,6%)



    denn spannugsfall sehe ich hier noch nicht alls Problem sondern die Absicherung


    35mm² max125A
    50mm² max 150A

    über eine VDE 0100 Teil 610 Prüfung kann man mit mir nicht streiten

    Zunächst danke für Deine Antwort.


    Wie ist das überhaupt mit dieser Normabsicherung?! Hab grad mal hier in mein schlaues Buch (Fachkunde Elektrotechnik) geschaut... Da finde ich an Absicherung aber nur Schmelzsicherungen gelistet bis 100A und die Leitungsschutzschalter bis 63A... Wei geht es denn danach weiter? Werd aber gleich auch nochmal google anwerfen... ;)
    Was leistet so ein Trafohäuschen eigentlich?! Kann man das pauschal sagen?! Nehme ja fast an, dass das ortsabhängig ist!?


    Zitat von "Dani CEE"

    ich persönlich würde wenn die 87 oder gar 100KW dauerhaft gebraucht werden 50mm² verwenden

    Mhh... es handelt sich hier halt um Bühnenstrom... Da ist die dauerhafte Forderung der 100kW in Frage zu stellen, würde ich meinen!?


    Kurze Verständnisfrage zwischendurch... Wenn cos(phi) <1 ist, dann wird doch der Strom höher?! Oder täuschen mich da grad meine Mathekenntnisse?! Zu meiner Entschuldigung, bin schon lang auf den Beinen und hab ehrlich gesagt grad im Moment nicht mehr die Lust mit den ganzen Zahlen und Brüchen zu jonglieren... ;)


    Zitat von &quot;Dani CEE&quot;

    wenn ich mit Normbsicherung 100A (69KW) auskommen würde ich 35mm² benutzen (Spannungsfall 18,6V und 4,6%)

    Das wäre erstmal ja auserhalb des Erlaubten. Wie schaut es mit der technischen Machbarkeit aus?! Sprich macht das der Technik nichts aus, wenn aus dem Netz knapp 20V weniger kommen!?


    Zitat von &quot;Dani CEE&quot;

    denn spannugsfall sehe ich hier noch nicht alls Problem sondern die Absicherung

    Das Problem mit dem Spannugsfall könnte man ja durch das wählen eines größeren Querschnittes in den Griff bekommen, oder sehe ich das falsch?!
    Doch wer hilft bei der Absicherung?! Habs oben schon mal angedeutet, ist das eine Sache des EVUs, der das Trafohäuschen stellt?!

    "Das hält, das haben wir schon immer so gemacht..."

    Deine Rechnung ist nicht ganz richtig. Du musst den Rückweg auch noch berechnen, der Strom muss 420m zurücklegen, somit haben wir einen Spannungsabfall von über 13%. Das ist absolut inaktzeptabel!


    Bei der Sicherungswahl geht es bei 125A klar in die Richtung von NH-Sicherungen.


    Fakt ist, dass auch 50qmm zu wenig sind.

    Gruß
    Thomas

    ... da wir jedoch von Drehstrom ausgehen und nicht von Wechselstrom können wir den Rückweg bei halbwegs gleichmäßiger Belastung vernachlässigen.


    Würde aber auch min. zu 50 mm² tendieren.... dann ist man auf der sicheren Seite wenn dann doch noch größere Verbraucher ankommen... (würstchenbude etc.)


    MfG,


    Kachel

    Zitat

    ... da wir jedoch von Drehstrom ausgehen und nicht von Wechselstrom können wir den Rückweg bei halbwegs gleichmäßiger Belastung vernachlässigen.


    :shock:
    Wie kommst du zu dieser Aussage?
    Der Strom muss trotzdem hin UND zurück fließen und letztendlich wird das ganze doch ohnehin im Stern betreiben, also auf 3x230V aufgeteilt.
    :roll:

    Gruß
    Thomas

    Zitat von &quot;Schrecki7289&quot;

    Du musst den Rückweg auch noch berechnen, der Strom muss 420m zurücklegen, somit haben wir einen Spannungsabfall von über 13%. Das ist absolut inaktzeptabel!

    Ohh!! Ja das macht durchaus Sinn. Danke für den Hinweis.


    Zitat von &quot;Schrecki7289&quot;

    Fakt ist, dass auch 50qmm zu wenig sind.

    Was käme denn danach, um mal ganz doof zu fragen?!
    Wie schaut das eigentlich mit dem Handling aus?! 5x35² stelle ich mir schon "umständlich" vor beim verlegen... ;)


    Zitat von &quot;Kachel&quot;

    Würde aber auch min. zu 50 mm² tendieren.... dann ist man auf der sicheren Seite wenn dann doch noch größere Verbraucher ankommen... (würstchenbude etc.)

    Andere Verbraucher sind ausgeschlossen. An diesem Netz soll nur die reine Bühnenstromversorgung hängen. Fressbuden, Kühlwagen, Zeltbeleuchtung usw. bekommen ne extra Leitung.

    "Das hält, das haben wir schon immer so gemacht..."

    nun, der Strom im Neutralleiter ist im Idealfall (vollkommen symetrisch belastetes Drehstromsystem) null. Der Strom der auf der einen Phase hinläuft, fließt auf der anderen ab und wird dort mit in den Spannungsfall eingerechnet.


    Somit kann der Rückweg vernachlässigt werden sofern man nicht total unsymetrisch belastet. Bei leichter Schieflast ist der Spannungsfall durch die niedrige Stromstärke im Neutralleiter auch vernachlässigbar.


    MfG,


    Kachel

    Zitat von &quot;Monokultur&quot;

    Ohh!! Ja das macht durchaus Sinn. Danke für den Hinweis.


    Zitat von &quot;Kachel&quot;

    nun, der Strom im Neutralleiter ist im Idealfall (vollkommen symetrisch belastetes Drehstromsystem) null. Der Strom der auf der einen Phase hinläuft, fließt auf der anderen ab und wird dort mit in den Spannungsfall eingerechnet.


    Somit kann der Rückweg vernachlässigt werden sofern man nicht total unsymetrisch belastet. Bei leichter Schieflast ist der Spannungsfall durch die niedrige Stromstärke im Neutralleiter auch vernachlässigbar.


    Mhh... Für mich als Laien klingt mittlerweile beides irgendwo plausibel!?
    Wer weiß noch Rat?! :)


    Um schon mal ein Zwischenfazit zu ziehen. Die von der E-Firma angebotene Lösung mit dem 35²-Kabel kann ich aber auf jeden Fall jetzt schon als "ungenügend" bezeichnen und den Veranstalter entsprechend darauf hinweisen?!

    "Das hält, das haben wir schon immer so gemacht..."

    Siehe Tabellenbuch Elektrotechnik, Seite 249, Spannungsfall und Leistungsverlust und dort bei Dreiphasenwechselstrom.


    oder aber


    Fachkunde Elektrotechnik, Seite 303, Rechts im Kasten unter "Formeln zur Berechnung des Spannungsfalls"


    (Beide Bücher vom Europa Lehrmittel Verlag)


    MfG,


    Kachel

    nun, selbst bei leichter unsymetrischer Belastung ist der Neutralleiterstrom gering und da der Spannungsfall auch im Neutralleiter sich nach dem Ohmischen Gesetz U = R * I verhält und I dann sehr klein wird, wird auch der Spannungsfall in dem Neutralleiter sehr klein. (Bei 100-150 A reden wir hier von 10 bis 30 Amperechen.. dat is dafür vernächlässigbar)


    MfG,


    Kachel

    Der Spannungsabfall ist bei gleicher Leitung und Strom bei 230V (Rückweg über N) und bei 400V (symmetrische Drehstrombelastung) gleich. Aber prozentual sind 10V von 230V eben mehr als von 400V.


    Vereinfachendes Beispiel (amerikanisches 180° 120V Netz):
    Es gibt L1 bei 0° und L2 bei 180°, sowie ein N. D.h. zwischen L1/2 und N liegen 120V, zwischen L1 und L2 sinds 240V.
    Man will 120W 120V Glühbirnen anschließen -> 1A bei 120V. Bei 1A gibt es auf L1/L2 und N jeweils einen Spannungsabfall von 10V. Hängt man eine Glühbirne zwischen L1 und N fallen insg. 20V ab, also gut 16% von den verwendeten 120V. Schließt man eine zweite Lampe zwischen L2 und N an, dann fließt durch N kein Strom mehr, d.h. man kann das als Serienschaltung zweier Lampen zwischen L1 und L2 betrachten. Durch diese fließt weiterhin 1A, also haben wir auch wieder 20V Spannungsabfall auf den Leitungen. Das sind bzgl. der 240V aber nur gut 8%. Man kann den Spannungsabfall dann auch auf die zwei Lampen aufteilen: Jede bekommt 10V weniger, macht logischerweise auch etwa 8% weniger pro Lampe.
    Andere Rangehensweise (weiterhin obiges Beispiel): Jede Lampe hängt mit zweil langen Strippen (die die 10V pro Ader verlieren) am Verteiler. Dann bekommen natürlich beide 16% (20V) weniger. Wenn die Last gleich ist, ist der N im Verteiler aber nicht belastet. Man kann also von jeder Lampe eine Leitung abklemmen (eben die die zum N im Verteiler geht) und statt dessen die Lampen direkt am Ort des geschehens verbinden. Dadurch wird die Hälfte des Leitungswegs gespart -> Hälfte prozentualer Spannungsabfall -> 8%.
    Oder noch ne Variante: Wenn wir die doppelte Leistung (zwei Lampen) bei doppelter Spannung abnehmen, bleibt der Strom gleich (P=U*I). Aber einzig der Strom führt zum Spannungsabfall auf der Leitung, dieser bleibt also auch gleich, obwohl wir die doppelte Leitung haben. Wenn man das noch ein bischen weiter denkt weiß man auch irgendwann, warum die Leitungen auf den Masten _Hochspannungs_leitungen heißen.. ;)
    Beim Drehstromsystem ist das im Prinzip genauso, nur dass man das da nicht so schön erklären kann, weil die Phasen 1/3 statt 1/2 verschoben sind.

    [/quote]Was käme denn danach, um mal ganz doof zu fragen?!
    Wie schaut das eigentlich mit dem Handling aus?! 5x35² stelle ich mir schon "umständlich" vor beim verlegen... ;)

    Zitat

    35² ist schon störisch, runterfallen aus 3-4m Höhe von einem Ende reicht um jemanden kaputt zu koppen (starr). Ich denke mal bei 35² so ungefähr 2-3kg pro Meter.

    Zitat von &quot;Jan Schwarze&quot;

    Was käme denn danach, um mal ganz doof zu fragen?!
    Wie schaut das eigentlich mit dem Handling aus?! 5x35² stelle ich mir schon "umständlich" vor beim verlegen... ;)[/quote]


    sagen wir mal so: "Handling" ist in dem Fall das Gegenteil von "handlich"


    4x50mm² (also TN-C-Netz mit PEN-Leiter) habe ich auch schon in der Hand gehabt, das geht noch halbwegs.


    Danach gibt es dann Einzeladern, die lassen sich noch halbwegs bewegen, da verlegt man dann beispielsweise vier mal 120mm² einzeln. Wenn ich es noch richtig erinnere, hatten wir damals etwa 1 Kilogramm pro Meter und Ader...

    Zum Thema "Handling" mal ein paar Daten aus der Titanex Liste:


    5x35mm² 2,7kg/m
    5x50mm² 3,8kg/m
    5x70mm² 5,2kg/m, größer gibt es als 5 Pol nicht mehr


    4x50mm³ 3,0kg/m
    4x95mm² 5,3kg/m
    4x185mm² 9,9kg/m


    1x120mm² 1,4kg/m


    So das sollte als Info reichen.
    Das 4x95mm² hab ich mal in großen Mengen Verlegen "lassen" dürfen.
    Das ist schon Knochenarbeit. Da ist ein Stabler der das Kabel zieht kein Luxus. Aufrollen auf die Agreco Trommel, juhu geht gut in die Beine. Einer stellt sich oben auf die Trommel und dreht diese wie ein Hamster mit den Beinen.

    Ich würde ganz anders ansetzen:


    Die Band soll erstmal ihren Verbrauch vorrechnen. Schon oft, wurde da einfach mal irgendwas angegeben.
    Als zweites klären, ob es nicht auch 2 63-Ampere-CEE und ein 32A-CEE tun würden, dann mehrere Leitungen mit den entsprechenden Querschnitten legen lassen. Diese sind besser verfügbar, leichter zu händeln....
    Als drittes überlegen, ob es nicht sinnvoller wäre einen großen Aggregat-Container hinters Zelt zu stellen.

    Timotimo und Markus waren schneller, aber jetzt habe ich es schon mal getippt...


    a) würde ich mal genau in Erfahrung bringen, was da so an den Start kommt - wenn die Band an einer ordentlichen Performance wirklich interessiert ist, wird sie kein Geheimnis daraus machen... (soundsoviele Sechserbars, soviele Blinder, soundsoviele Movinglights in der Größenordnung xxx etc.) Ferner werden sie ja genaue Anschlüsse geforert haben, denn nix schlimmer, als wenn da ein 125er liegt, und man selbst nur eine 32er Unterverteilung hat...
    Den Ton kannst Du pauschal mit maximal 25A ansetzen, eher deutlich weniger. Aus den 100kW im Rider werden bei genauer Betrachtung schnell mal die Hälfte, und das vermutlich auch nur im Spitzenfall - schlimmer sind da die Caterer mit irgendwelchen Friteusen und Wärmeschränken.


    b) bei symmetrischer Drehstrombelastung muss man den Widerstand des Neutralleiters nicht in die Rechnung mit einbeziehen - in Deinem Fall kann man genähert davon ausgehen, zumindest wird es nicht vorkommen, dass zwei Phasen ganz wegfallen.
    (Die Ursache für den vernachlässigbaren Widerstand des Neutralleiters liegt in den 120° Phasenverschiebung der Phasen untereinander. Summiere einfach mal folgende Sinüsse mit dem Taschenrechner auf: sin x + sin (x + 120°) + sin (x + 240°) = 0. (oder der Rechner ist auf den falschen Modus gestellt...)


    c) als Kompromiß für alle Zweifler: lasse bei den befürchteten 100 kW Dauerlast eine Leitung 125A mit 5x35mm² verlegen, sowie eine Leitung 63A mit 5 x 16mm². Die "dicke" bekommt das Licht, die "dünne" der Ton, und evtl. vom Licht auch noch was, z.B. Nebel und was weiß ich noch. Damit bist Du auf der sicheren Seite, auch bei der Strecke


    d) problematisch bei "Unterspannnung" sind erfahrungsgemäß erst mal der 19" Kleinscheiß am FOH, bis eine Entladungslampe nicht mehr zündet muss die Spannung schon ziemlich "down" sein, und einem PAR ist die Spannung nunmal weitestgehend wurscht - das sind die Erfahrungen die ich Dir hier aus der Praxis mitgeben darf.
    (habe auch schon Citycolors bei 250 Meter ausgelasteter Zuleitung noch problemlos gezündet bekommen...)


    e) die nächste Normgröße nach 50mm² wäre 70mm², da gibt es aber erfahrungsgemäß keine 5-adrigen flexiblen Kabel mehr (dürfte auch bei 50mm² schon schwer werden, zumindest in flexibler Ausfertigung und sinnvoll konfektioniert), 4-adrige könnte der Elektriker passen klemmen wenn er einen entsprehenden Schrank an den Start bekommt.


    Meine Meinung: nicht verrückt machen lassen, nochmal nachfragen, und dann in aller Ruhe eine für alle vertretbare Lösung suchen...

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    Nächste Messe: PLASA Leeds am 14. und 15. Mai, Stand R-C10

    Einen wunderschönen guten Morgen allerseites. Ist ja interessant zu welchen Uhrzeiten hier so Betrieb ist... :)


    Um zunächst nochmal einen Kommentar zu meinem Zwischenfazit zu erhalten... Das 5x35²-Kabel ist bei den gegebenen Leistungsanforderungen definitiv unterdimensioniert?! (Ob die Leistung nun wirklich gebraucht wird, sei erstmal außen vor...) Ist das so?!


    Zitat von &quot;timotimo&quot;

    Die Band soll erstmal ihren Verbrauch vorrechnen. Schon oft, wurde da einfach mal irgendwas angegeben.

    Kann mir gut vorstellen, dass die nicht die ganzen 100kW brauchen. Denn so ein Rider ist ja eh immer ein bisschen überdimensioniert, würd ich meinen... Allerdings ist er ja auch Vertragsbestandteil. Und wenn da jetzt gespart wird, kann das schnell nach hinten losgehen, würde ich behaupten!?

    Zitat von &quot;timotimo&quot;

    Als zweites klären, ob es nicht auch 2 63-Ampere-CEE und ein 32A-CEE tun würden, dann mehrere Leitungen mit den entsprechenden Querschnitten legen lassen. Diese sind besser verfügbar, leichter zu händeln....

    Mhh... Wie in meiner Rechnung schon steht... Gefordert sind ein 63er und ein 32er fürs Licht, sowie ein 32er und ein 16er fürn Ton. Da käme man mit deiner Konfiguration doch auch hin?! Doch wie ist das da dann mit dem Spannungsfall!? Beim 63er mit 16mm² Querschnitt hab ich grad auf die Schnelle einen Abfall von gut 6% errechnet. (Sofern meine Rechenmethode überhaupt stimmt!?)

    Zitat

    Als drittes überlegen, ob es nicht sinnvoller wäre einen großen Aggregat-Container hinters Zelt zu stellen.

    Darüber wurde sich auch schon Gedanken gemacht... Allerdings haben erste leise Anfragen was so etwas kostet, diese Idee gleich wieder zu Grabe getragen...
    Eine Verkabelung wäre wesentlich billiger, auch wenn sie aufgrund der "Randbedingungen" entsprechend groß dimensioniert werden müsste.


    Zitat von &quot;Skyper&quot;

    a) würde ich mal genau in Erfahrung bringen, was da so an den Start kommt (...)

    Werde die Kapelle mal anschreiben... Aber wie bereits gesagt, an dieses Stromnetz hier soll nur die Bühnenversorgung!! Caterer usw. gehen extra vom Trafo-Häuschen weg...

    Zitat von &quot;Skyper&quot;

    c) als Kompromiß für alle Zweifler: lasse bei den befürchteten 100 kW Dauerlast eine Leitung 125A mit 5x35mm² verlegen, sowie eine Leitung 63A mit 5 x 16mm². Die "dicke" bekommt das Licht, die "dünne" der Ton, und evtl. vom Licht auch noch was, z.B. Nebel und was weiß ich noch. Damit bist Du auf der sicheren Seite, auch bei der Strecke

    Das klingt nach einem vernünftigen Lösungsvorschlag. Schon mal Danke dafür.


    Thema "Kabel verlegen": Ohne "schweres Gerät" wie Stapler, Radlader o.ä. brauch man sich gar nicht erst versuchen, oder?! :)


    Und zum Abschluss nochmal zum Thema "Unterspannung"... Gibt es denn pauschal Spannugsbereiche, die man als "noch machbar" deklarieren kann, oder ist das von den jeweiligen Geräten abhängig?!


    Nochmal besten Dank für die rege Beteiligung. Ich merke immer mehr, Strom ist ein heißes Pflaster... ;)

    "Das hält, das haben wir schon immer so gemacht..."

    Zitat von &quot;Monokultur&quot;

    Darüber wurde sich auch schon Gedanken gemacht... Allerdings haben erste leise Anfragen was so etwas kostet, diese Idee gleich wieder zu Grabe getragen...
    Eine Verkabelung wäre wesentlich billiger, auch wenn sie aufgrund der "Randbedingungen" entsprechend groß dimensioniert werden müsste.


    Was kostete denn das Kabel? Bei AVS-Aggregatebau kostet ein 125KVA runde 150€ am Wochende...


    Zitat von &quot;Monokultur&quot;


    Thema "Kabel verlegen": Ohne "schweres Gerät" wie Stapler, Radlader o.ä. brauch man sich gar nicht erst versuchen, oder?!


    Geht schon ohne Schweres Gerät nur eben dann mit viel Man-Power