Hallo liebe Niesnutzys, 

es gibt endlich wieder ein neues Video! Entschuldigt bitte, dass es so lange gedauert hat. Ich weiß, dass viele von Euch schon lange gewartet haben, aber ein Video zu erstellen kostet mich mehrere Tage und so viel Zeit hatte ich einfach nicht. Vielen Dank trotzdem an alle, die mir zwischendurch geschrieben haben, um nachzufragen. Das hat mich gefreut. 

Aber jetzt zu dem Video: Darin erkläre ich, ob es Spannungsfall oder Spannungsabfall heißt. Und - Achtung Spoiler - die Antwort wird wahrscheinlich viele überraschen: Es kommt darauf an. Auch wenn viele Normen (z.B. VDE 0100, Teil 600) heute eher vom Spannungsfall sprechen als vom Spannungsabfall. Das bedeutet nicht, dass es keinen Spannungsabfall mehr gibt. Der Begriff in der Norm wurde einfach geändert, um den Unterschied deutlich zu machen. Es gibt aber grundsätzlich immer noch den Spannungsabfall und den Spannungsfall und diese entscheiden sich teilweise erheblich voneinander. 

Warum das so ist, das erkläre ich in dem Video Schritt für Schritt. Dazu braucht man Zeigerdiagramme und wie Du vielleicht noch weißt, erleichtern Zeigerdiagramme viele Berechnungen sehr. Mit diesem Video kannst Du Deine Kenntnisse über Zeigerdiagramme auffrischen, denn ich fange ganz von vorne an ("Bei Induktivitäten die Ströme sich verspäten" ... und so). 

Jetzt wünsche ich Dir viel Spaß beim Anschauen und schreibe mir bitte gerne einmal, ob es Dir gefallen hat und ob es nützlich für Dich war. Der zweite Teil ("Der Fehler in der Formel zum Spannungsfall, den wir alle machen") ist auch bald fertig. 

Viele Grüße aus der Kaiserstadt, 
Andreas 

Text des Videos zum Mitlesen

Begrüßung

Hallo liebe Niesnutzer, schön, dass ihr wieder da seid. Heißt es eigentlich Spannungsfall oder Spannungsabfall? Früher, als ich meine Ausbildung gemacht habe, haben alle immer vom Spannungsabfall gesprochen. Das war natürlich manchmal auch ein bisschen witzig, weil Abfall kann man ja auch missverstehen, also nicht die Spannung, die abfällt, sondern Abfall im Sinne von Müll. Heute sprechen alle auch die Normen, wenn ich jetzt an die Normen für die Inbetriebnahme-Messung denke, vom Spannungsfall.

Darf man denn trotzdem noch Spannungsabfall sagen? Darüber habe ich mir mal Gedanken gemacht und das erfährst du in diesem Video.

Formel, Zeigerdiagramm und Schaltbild

Vielleicht kennst du zu diesem Thema noch diese Formel hier und dieses Zeigerdiagramm. Und hier wäre noch das passende Schaltbild dazu. Man hat also einen Verbraucher, der besteht aus einem Ohm’schen Teil und einem induktiven Teil und man hat eine Rückleitung und eine Hinleitung. Das sind die Widerstände der Leitung. Auf jeden Fall, um dies alles, was ich jetzt gleich erzähle, verstehen zu können, muss man erstmal dieses Zeigerdiagramm hier verstehen. Und weil das ja jetzt nicht das aller einfachste Zeigerdiagramm ist, würde ich das jetzt einmal für euch komplett von vorne herleiten.

Herleitung des Zeigerdiagrammes

Also, wir fangen mal ganz einfach an und zwar mit einem Widerstand im Vergleich zu einer Induktivität. An der Induktivität haben wir die Spannung UL anliegen und es fließt der Strom I. Und am Widerstand haben wir die Spannung UR anliegen und es fließt der Strom I. Und jetzt gucken wir uns mal diese beiden Zeigerdiagramme im Vergleich an. Ganz einfach ist es bei dem Ohm’schen Widerstand, da habe ich einfach ein I und ein U und die sind beide in Phase; beide genau auf dieser waagerechten Linie hier. Bei der Spule ist es schon etwas schwieriger, aber das kriegst du vielleicht auch noch hin. Da gibt’s ja diesen Merkspruch: „Bei Induktivitäten die Ströme sich verspäten.“ Das heißt, wenn ich die Spannung hier einzeichne, muss der Strom um 90° später kommen. Der liegt hier auf der waagerechten Linie und die Spannung geht nach oben. Soweit so klar.

Zeigerdiagramm Reihenschaltung ohm’scher und induktiver Widerstand

Okay, dann können wir jetzt mal versuchen, eine Reihenschaltung uns anzugucken aus einem Widerstand und einer Induktivität. Das ist aller meistens der Fall, wenn wir eine Last haben in einem Stromkreis, dann hat die ganz oft einen ohm’schen Anteil und einen induktiven Anteil. Die gesamte Spannung habe ich jetzt mal U2 genannt und die Komponente, die an dem Widerstand abfällt, die habe ich U2R genannt. Und die Komponente, die an der Induktivität abfällt, die habe ich U2L genannt. Und das Zeigerdiagramm hiervon, da zeichne ich jetzt erstmal wieder den Strom und dann kann ich schon direkt in Phase mit dem Strom die Spannung am ohm’schen Widerstand zeichnen. Und weil es der gleiche Strom ist, der durch den Widerstand und durch die Spule fließt, muss auch hier wieder UL nach oben gezeichnet werden. In dem Fall U2L muss also nach oben gezeichnet werden. Ich könnte das jetzt von hier beginnen und so nach oben zeichnen, aber ich will eigentlich diese beiden Spannungen U2R und U2L direkt addieren als Gesamtspannung U2. Und deswegen muss ich das an die Spitze von dem vorhergehenden, an die Spitze von U2R zeichnen. So. Und diese beiden zusammen, wenn ich da von dem ersten Anfang bis zur letzten Spitze gehe, dann habe ich U2 und das ist die Summe. Und das Ganze müssen wir jetzt noch mal auf das Schaltbild von vorhin übertragen. Das wäre die Last zusammen.

Und dann haben wir hier noch zwei Widerstände, die sind üblicherweise meistens etwas kleiner. Und das sind die Widerstände der Leitung. Normalerweise könnten die auch noch ein induktiven, die könnten auch sogar einen kapazitiven Anteil haben, aber wir gehen hier vereinfacht davon aus, dass sie nur einen induktiven Anteil hat. Das reicht für unsere Betrachtung erstmal völlig aus. Die Beschriftung von vorhin übernehme ich hier und natürlich brauchen diese beiden Widerstände auch noch eine Beschriftung. Und zwar nenne ich die Spannungen, die da abfallen. ULE1, also Leitung, U-Leitung-1 für die Hinleitung, U-Leitung-2 für die Rückleitung und das was dann insgesamt hier ist, deswegen war das vorhin hier auch U2 vorne, das wäre also U1. Also U1, die Spannung am Eingang … kann man sich so vorstellen, das wäre jetzt vielleicht ja am Netzgerät und dann hätte man eine lange Leitung bis zum Verbraucher und am Verbraucher hätte man dann die Spannung U2.

Wie sieht jetzt das Zeigerdiagramm hiervon aus? Das ist eigentlich relativ einfach. Das Zeigerdiagramm von dem rechten Bereich hier, das habe ich ja schon. Und jetzt muss ich nur noch die Spannungen ULE1 und ULE2 hinzufügen. Und wir haben vorhin gelernt, bei Reinschaltung muss man das immer mit der Spitze an den Anfang des nächsten Pfeiles setzen. Und ich möchte nachher als Summe hier die U1 haben. Das heißt, ich gehe mal von da los, wo U1 auch losgeht. Und das wäre also ULE1 und der endet da, wo U2 anfängt. Das heißt, ich müsste die Spitze von ULE1 so zeichnen, dass sie da aufhört, wo U2 anfängt. Und jetzt in welcher Richtung? Na ja, es ist halt wieder auch ein ohm’schen Widertand. Das heißt, die Richtung wäre auch wieder genau eine waagrechte Richtung. Und ULE2 würde ich dann weiterzeichnen an der Spitze von U2. Da geht es dann weiter mit dem Anfang von ULE2 und ja, man darf Zeiger parallel verschieben, deswegen darf ich den hier oben hinzeichnen. Und jetzt muss ich nur noch vom ersten Anfang, das ist also hier unten links bis zur letzten Spitze einmal einen Pfeil einzeichnen, wenn ich diese Summe haben will. Und die Summe, die ist ja U1. Also hier U1, der Weg von hier nach hier ist genau dem gleichen Weg von ULE1 über U2R über U2L über ULE2, ne? Kann ich hier im Diagramm auch wieder zeigen im in der Schaltung. ULE1, U2R, U2L, ULE2. So funktioniert das mit den Zeigerdiagrammen.

Zeigerdiagramm mit Leitungswiderstand

Und jetzt sieht das noch nicht ganz so aus wie das Zeigerdiagramm, was wir vorhin gesehen haben. Dafür muss ich es noch einmal kurz umzeichnen. Erstmal übernehme ich wieder das was ohnehin bleibt. Und jetzt zeichne ich wieder die Spannung ULE2 hier oben dran. Und die Spannung ULE1, die nehme ich jetzt von hier unten weg und verschiebe die auch nach da oben dran. Ja, seht ihr das? Die ist jetzt nicht mehr hier unten, sondern da oben. Parallel verschieben, solange die Richtung gleich bleibt und die Länge gleich bleibt von Zeigern, das darf ich ja. Und diese Summe aus den beiden hier, das ist, finde ich, jetzt etwas unübersichtlich, die ersetze ich jetzt einfach durch ein gesamtes ULE. Also ULE wäre die Summe aus ULE1 + ULE2. Und deswegen kann ich das im Diagramm jetzt auch umbenennen. Gehen wir mal davon aus, dass die Hinleitung in der Rückleitung gleich lang sind und den gleichen Widerstand haben. Dann wäre das jeweils UL/2, die da abfallen. Ist eine reine Benennungssache. Ich habe sonst nichts verändert. Was sich auch nicht verändert, ist natürlich jetzt die Summe U1. Also U1 das sieht man vielleicht jetzt nicht auf den ersten Blick, aber wenn du es nicht glaubst, kann ich es dir auch noch mal beweisen. Wenn ich diesen Pfeil hier nehme und ihn verschiebe, dann siehst du, der ist genauso lang, wie U1 vorher war und der zeigt auch genau in die gleiche Richtung wie vorher. Alles klar.

Phasenwinkel im Zeigerdiagramm

So kommt das Zeigerdiagramm einem schon viel bekannter vor. Und das nächste, was ich jetzt noch einzeichnen kann, wäre der Winkel Phi. Den brauchen wir ja in der Formel auch noch. Der Winkel Phi ist zwischen dieser Basislinie hier unten und der jeweiligen Spannung. Also, wir haben einen Winkel Phi am Eingang, der heißt dann Phi1 und den Winkel Phi2, der ist zwischen der Ausgangsspannung und der waagrechten Linie hier.

Unterschied zwischen Spannungsfall und Spannungsabfall im Zeigerdiagramm

So, und dieses tolle Zeigerdiagramm, das übernehme ich jetzt mal mit hier auf die nächste Folie. Als erstes erkläre ich jetzt einmal genau das, worum es hier in dem Video geht, nämlich den Unterschied zwischen Spannungsfall oder Spannungsabfall. Und zwar: Ich nehme mir hier jetzt mal ein Voltmeter und schließe das in diesem Bereich hier an. Dann habe ich eine physikalisch wirklich messbare Spannung. Also, ich habe hier ein Stück Leitung und an diesem Stück Leitung schließe ich das Voltmeter an und dann kann ich messen, welche Spannung fällt an diesem Stück Leitung ab. Okay? Welche Spannung fällt an diesem Stück Leitung ab? Und ich würde sagen, das darf man nach wie vor Spannungsabfall nennen, denn die Spannung fällt ja da ab. Genauso ist es natürlich mit dem Stück Leitung hier unten. Und das würde ich jetzt hier oben einfach mal so dran schreiben. Die Spannung, die an der Leitung abfällt, die möchte ich nach wie vor Spannungsabfall nennen dürfen. Und wenn ich diese beiden Spannungen hier messe und sie dann addiere, dann habe ich den insgesamten Spannungsabfall an dieser Leitung mit Hinleitung und Rückleitung. Einverstanden?

Spannungsfall als Messgröße

Okay, dann erkläre ich jetzt noch den Spannungsfall. Der Spannungsfall, der wird ganz anders gemessen. Beim Spannungsfall gehe ich in meinen ja Zählerkasten und dann schließe ich da mein Multimeter an und messe die Spannung U1. Dann nehme ich mein Multimeter wieder mit und schließe es hinten wieder an und messe da die Spannung am Verbraucher, die Spannung U2. Und das ganze, das nennt man dann den Spannungsfall. Und zwar, wenn ich die Spannung U2 von der Spannung U1 abziehe, dann habe ich die Differenz. Dann weiß ich, wie viel ist es weniger geworden. Ich sag mal z.B. hätte ich vielleicht hier vorne U1 hätte ich 230 Volt noch in der Hauptverteilung und dann würde ich zur Steckdose gehen und dann messe ich da hätte ich nur noch 210 Volt. Das wäre natürlich ein ganz schön großer Spannungsfall, nämlich von 20 Volt. Die Spannung ist um 20 Volt gefallen auf dieser Leitung. Und im Unterschied zu dem Spannungsabfall, von dem ich vorhin gesprochen habe, also hier und hier, gibt es keine physikalische Entsprechung für diese Spannungsdifferenz, die ich jetzt hier in diesen zwei Messungen festgestellt habe. Ja, ich habe eine Messung, ich habe noch eine Messung, dann ziehe ich die voneinander ab und sage, wie viel ist die Spannung gefallen? Entweder in Volt oder man kann es natürlich dann auch in Prozent umrechnen. Ja, also 20 Volt wären ja schon fast gehen in die Richtung 10 %. Das wäre natürlich dann nicht erlaubt.

Spannungsfall und Spannungsabfall im Zeigerdiagramm

Okay, wo finde ich jetzt das eine und das andere hier in unserem Zeigerdiagramm? Na ja, steht ja schon dran. U ist hier oben und hier unten und das ist auch hier in orange so gekennzeichnet. Das ist also wirklich die Spannung, die physikalisch an diesem ohm’schen Widerstand der Leitung dann abfallen würde. Die andere Spannung, diese, was wir immer sagen Delta U, die kann man in diesem Diagramm noch gar nicht direkt sehen, aber ich erkläre es gleich, wie man auf die käme. Man müsste einfach die Spannung U2 einmal so hier runter klappen und dann hätte man von hier von der Spitze von U2 bis nach zur Spitze von U1 eine Differenz und das ist der Betrag, um den die Spannung gefallen ist. Ich mache das mal ein bisschen besser kenntlich mit so zwei Kreisen hier. Die Kreise haben ja ihren Mittelpunkt hier unten im Ursprung, wo die beiden Spannungen U2 und U1 auch beginnen. Und die Differenz der Radien dieser beiden Kreise hier, das wäre also unser Delta U. Schreibe ich auch mal dran hier. Delta U.

Zusammenfassung: Wann heißt es Spannungsfall und wann Spannungsabfall?

Zusammenfassend gesagt, die Spannung, die wirklich physikalisch an einer Leitung, einem Widerstand oder einem Bauelement anliegt bzw. Also die da abfällt, die darf man mit Fug und Recht „Spannungsabfall“ nennen. Wenn ich jedoch an einer Leitung entlang gehe und dort fällt aufgrund des Widerstands der Leitung die Spannung, dann nenne ich das „Spannungsfall“.

Also noch mal, wenn ich am Eingang einer Leitung und am Ausgang einer Leitung messe und ich stelle fest, dass die Spannung am Ausgang niedriger ist, SPANNUNGSFALL. Die Spannung ist geFALLEN. Wenn ich am Bauelement, einer Leitung oder sonst einem Widerstand messe und dort liegt eine bestimmte Spannung an. SPANNUNGS_AB_FALL. Die Spannung fällt dort ab an diesem Bauelement. Gut.

Verabschiedung

Ja, jetzt ist das Video schon ganz schön lang. Eigentlich wollte ich noch den Rest erklären. Es gibt noch einen Rest und zwar ein ziemlicher Hammer, einen ziemlichen „Skandal“ wollte ich eigentlich heute hier mal aufdecken und zwar diese Formel hier, die benutzt jeder von uns, die ist aber eigentlich falsch. Das dauert aber ein bisschen das zu erklären, deswegen mache ich das jetzt lieber nächstes Mal.

Jetzt sage ich erstmal vielen Dank fürs Zuschauen und vielen Dank auch noch für eure Unterstützung. Seit meinem letzten Video haben nämlich einige von euch meinem Kanal eine kleinere oder größere Spende zukommen lassen und das hat mich natürlich sehr gefreut, denn ich stecke ja viel Arbeit und auch Herzblut in diese Videos hier und ja, falls du mich auch unterstützen möchtest, dann: Spendier‘ mir doch einfach ’n Bier. Das geht ganz einfach und zwar per PayPal an die Adresse Niesnutzer@web.de und im Betreff schreibst du dann rein, welches Bier ich davon kaufen soll und fertig. Super. Dann vielen Dank noch mal und tschüss lieber Niesnutzer. Bis zum nächsten Mal.