Querschnitt des Schweißkabels
Welchen Querschnitt Strom und Leitungslänge verlangen, wie viel Spannung eine lange Leitung am Lichtbogen kostet und wie viel Leistung im Kabel bleibt.
Warum acht Volt viel sind
Weil der Lichtbogen mit rund 25 V arbeitet. Acht Volt Verlust auf der Leitung sind ein Drittel davon — und diese Spannung fehlt dort, wo sie gebraucht wird. Deshalb ist die übliche Grenze ein Spannungsfall von 4 V, und deshalb wächst der nötige Querschnitt mit der Länge und nicht mit dem Strom allein.
Fertige Tabelle: Querschnitt nach Strom und Länge
| Strom, A | 10 m | 20 m | 30 m | 40 m | 50 m |
|---|---|---|---|---|---|
| 100 | 16 | 25 | 35 | 35 | 50 |
| 150 | 16 | 35 | 50 | 70 | 70 |
| 200 | 25 | 35 | 70 | 70 | 95 |
| 250 | 25 | 50 | 70 | 95 | 120 |
| 300 | 35 | 70 | 95 | 120 | 150 |
| 400 | 50 | 70 | 120 | 150 | 185 |
Kupfer, Länge einer Ader. Die Querschnitte sind so gewählt, dass der Spannungsfall 4 V nicht überschreitet; bei kurzen Leitungen gilt eine Untergrenze aus der Strombelastbarkeit.
Die Klemme zählt mit
Ein perfektes Kabel an einer verrosteten Masseklemme bringt nichts: der Übergangswiderstand einer schlechten Klemme übertrifft den der ganzen Leitung. Die Klemme gehört an blankes Metall, möglichst nahe an die Naht, und niemals an die Werkbank in der Hoffnung, dass es schon irgendwie durchgeht. Was das sonst anrichtet, steht unter die Elektrode klebt fest.
Kupfer oder Aluminium
Aluminiumleitungen sind leichter und billiger, brauchen aber rund 60 % mehr Querschnitt für denselben Widerstand und vertragen das ständige Aufrollen schlechter. Für den Werkstattgebrauch bleibt Kupfer die vernünftige Wahl; Aluminium lohnt erst bei langen, fest verlegten Strecken.
Drei Rechenbeispiele
Alle mit derselben Formel wie der Rechner: Kupfer, zulässiger Spannungsfall 4 V, einfache Länge (Elektrodenleitung und Masseleitung gleich lang).
Garage: 150 A, 10 m
S = 2·0,0175·10·150 / 4 = 13,1 mm², der nächste Normquerschnitt ist 16 mm². Der Spannungsfall darauf liegt bei rund 3,3 V, die Verluste bei rund 490 W — so viel Wärme geben beide Leitungen bei durchgehendem Lichtbogen ab. Die Tabelle nennt für dieses Paar ebenfalls 16 mm².
Baustelle: 200 A, 30 m
S = 2·0,0175·30·200 / 4 = 52,5 mm², also 70 mm² bei rund 3,0 V Spannungsfall. Der Klassiker auf der Baustelle ist ein 35er Kabel, „weil es da war“: der Spannungsfall steigt auf rund 6,0 V, und im Kupfer verschwinden rund 1,2 kW. Bei einem E-Hand-Bogen von rund 28 V (konventionelle Spannung nach EN 60974-1 bei 200 A) ist das mehr als ein Fünftel der Spannung.
Halle: 300 A, 40 m
S = 2·0,0175·40·300 / 4 = 105 mm², also 120 mm² bei rund 3,5 V. So ein Kabel ist schwer und unhandlich, deshalb ist es in der Praxis billiger, die Stromquelle näher an den Arbeitsplatz zu stellen oder Netzstrom hinzulegen statt Schweißkabel. In Aluminium bräuchte derselbe Fall 185 mm² (ρ = 0,0282).
Wie man die Tabelle liest — und warum sie manchmal vom Rechner abweicht
Die Zeile ist der Schweißstrom, die Spalte die Länge eines Leiters. Die Zelle zeigt den kleinsten Querschnitt, bei dem der Spannungsfall 4 V nicht übersteigt. Auf kurzen Strecken greift eine zweite Grenze: der Mindestquerschnitt wegen Erwärmung. Bei 100 A und 10 m ergibt die Formel 8,75 mm², der Rechner rundet auf 10 mm², die Tabelle zeigt aber 16 mm², weil das die Untergrenze für diesen Strom ist. Die Untergrenzen der Tabelle: 16 mm² für 100–150 A, 25 mm² für 200–250 A, 35 mm² für 300 A und 50 mm² für 400 A.
Die Praxisregel: Weichen Rechner und Tabelle voneinander ab, gilt der größere Wert. Der Rechner achtet auf die Spannung, die Tabelle zusätzlich auf die Temperatur.
Spannungsfall und Erwärmung — zwei verschiedene Probleme
Der Spannungsfall wächst mit der Länge und trifft den Lichtbogen. Die Erwärmung hängt von Strom und Einschaltdauer ab und trifft die Isolierung. Eine lange Leitung kann kühl bleiben und trotzdem den Bogen auffressen; eine kurze dünne kostet kaum Volt, wird aber bei langen Nähten mit hohem Strom zu heiß. Deshalb wird die Leitung für beide Bedingungen zugleich ausgelegt.
Beim MIG/MAG-Schweißen wiegt die Zahl noch schwerer. Unser Rechner für die Drahtvorschubgeschwindigkeit setzt für MAG im Mischgas rund 14 + 0,05·I an, also rund 24 V bei 200 A. Dieselben 4 V Spannungsfall sind hier rund ein Sechstel der Bogenspannung: der Bogen wird kürzer, es spritzt mehr, der Werkstoffübergang ändert sich. Es hilft eine Masseleitung mit demselben Querschnitt wie die Stromleitung und ein kurzes Zwischenschlauchpaket zum Drahtvorschub.
Stecker, Kabelschuhe, Klemme — die versteckten Milliohm
Der Widerstand des Kabels selbst ist klein: 10 m Kupfer mit 35 mm² haben rund 5 mΩ. Genauso viel kann ein einziger oxidierter Stecker oder ein schlecht verpresster Kabelschuh bringen. Jedes Milliohm bei 200 A sind 0,2 V Spannungsfall und 40 W Wärme an einer Stelle — deshalb spürt man eine schlechte Verbindung nach ein paar Minuten mit der Hand.
- Kabelschuhe verpresst, nicht auf blanke Litze geschraubt. Der Kabelschuh muss zum Querschnitt passen.
- Den Schweißstecker bis zum Anschlag drehen. Ein lockerer Stecker funkt und brennt die Buchse am Gerät aus.
Typische Fehler
- Nur die Elektrodenleitung rechnen. Die Masse führt denselben Strom und verliert genauso viel.
- Eine dünnere Masseleitung, „ist ja nur Masse“. Sie darf nie kleiner sein als die Stromleitung.
- Verlängern mit verdrillter Litze und Isolierband. Das ist Widerstand und Brandgefahr; zum Verlängern gibt es Kupplungen.
- Schweißkabel und Zuleitung verwechseln. Für das Auslösen der Sicherung ist die Netzseite zuständig — siehe warum das Schweißgerät die Sicherung auslöst.
Wer das Kabel schon hat und wissen will, was es kostet, rechnet umgekehrt: der Rechner für den Spannungsfall gibt Volt und Watt für einen bekannten Querschnitt aus.
Häufige Fragen
Warum zählt die Leitung doppelt?
Weil der Strom hin und zurück muss: durch die Schweißleitung zum Werkstück und durch die Masseleitung zurück. Für den Spannungsfall zählt die Summe beider Längen, und genau damit rechnet dieser Rechner.
Woran merke ich, dass das Kabel zu dünn ist?
Der Lichtbogen wird weich und die Elektrode klebt, obwohl der eingestellte Strom stimmt — besonders am Ende einer langen Leitung. Und das Kabel wird warm: eine Leitung, die sich nach einer Stunde deutlich erwärmt hat, ist zu klein gewählt.
Kann ich zwei dünne Kabel parallel schalten?
Technisch addieren sich die Querschnitte, praktisch ist es eine schlechte Idee: die Verbindungsstellen sind der schwache Punkt, und eine lose Klemme in einem der beiden Zweige führt zur Überlastung des anderen. Ein passendes Kabel ist billiger als der Schaden.
Muss die Masseleitung denselben Querschnitt haben wie die Elektrodenleitung?
Ja. Durch die Masse fließt genau derselbe Strom, sie verliert also dieselben Volt pro Meter. Eine dünnere Masse erhöht den Spannungsfall des ganzen Kreises und wird schneller warm als die Stromleitung. Der Rechner geht von zwei gleich langen Leitungen mit gleichem Querschnitt aus.
Wie lang darf ein Schweißkabel sein?
Eine feste Grenze gibt es nicht, nur den zulässigen Spannungsfall. Bei 200 A und 4 V reichen 35 mm² für rund 20 m einfache Länge, 70 mm² für rund 40 m. Darüber hinaus: dickeres Kabel oder das Gerät näher heran.
Welcher Querschnitt für 200 A?
In Kupfer laut Tabelle auf dieser Seite: 25 mm² für 10 m, 35 mm² für 20 m, 70 mm² für 30–40 m und 95 mm² für 50 m, jeweils mit höchstens 4 V Spannungsfall. Die Länge ist einfach gemessen; beide Leitungen sind eingerechnet.
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