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Einheit
Ampere (A)
Einfach erklärt
Der Nennstrom ist der elektrische Strom, den ein Betriebsmittel (z. B. ein Motor) im normalen Betrieb bei Nennspannung und Nennleistung dauerhaft aufnimmt, ohne unzulässig warm zu werden. Er steht meist auf dem Typenschild und ist die Grundlage für die Auswahl von Kabeln, Sicherungen und Schaltgeräten.
Bei einem elektrischen Verbraucher lässt sich der Nennstrom aus der aufgenommenen elektrischen Leistung, der Spannung und – bei Wechsel- bzw. Drehstrom – dem Leistungsfaktor cos φ berechnen. Bei einem Drehstrommotor wird dabei mit der Leiterspannung (z. B. 400 V) und dem Leiterstrom gerechnet, wobei zusätzlich der Faktor √3 auftritt, da die drei Außenleiter gemeinsam die Leistung übertragen.
Merksatz: Nennstrom ist nicht gleich Anlaufstrom – der Nennstrom gilt für den eingeschwungenen Betrieb, der Anlaufstrom tritt nur kurzzeitig beim Einschalten auf und ist deutlich höher (siehe eigene Seite dazu).
Fortgeschrittene Erklärung
Der Nennstrom eines elektrischen Verbrauchers ergibt sich aus der elektrischen Leistung P, der Spannung und – bei Wechselgrößen – dem Leistungsfaktor cos φ. Bei einphasigen Verbrauchern gilt P = UL · IL · cos φ, also IL = P/(UL · cos φ). Bei symmetrischen Drehstromverbrauchern gilt dagegen P = √3 · UL · IL · cos φ, also IL = P/(√3 · UL · cos φ), wobei UL die Leiterspannung (verkettete Spannung, in Deutschland meist 400 V) und IL der Leiterstrom (Außenleiterstrom) ist.
Wichtig ist dabei, welche Leistung P in die Formel eingesetzt wird: Es muss sich um die elektrische Wirkleistung (Aufnahmeleistung) handeln, nicht um die mechanische Nennleistung auf der Motorwelle. Bei einem Motor mit Wirkungsgrad η ist die mechanische Nennleistung Pmech kleiner als die elektrische Aufnahmeleistung P: P = Pmech/η. Wird auf dem Typenschild die mechanische Leistung angegeben (wie bei Motoren üblich), muss also zuerst durch den Wirkungsgrad geteilt werden, um die für die Stromberechnung relevante elektrische Leistung zu erhalten.
Die Unterscheidung zwischen Leiter- und Stranggrößen ist bei Drehstrom besonders wichtig: In Sternschaltung ist der Leiterstrom gleich dem Strangstrom, in Dreieckschaltung dagegen ist der Leiterstrom um den Faktor √3 größer als der Strangstrom (siehe Leiterspannung und Strangspannung sowie den Stern-Dreieck-Rechner für die genauen Zusammenhänge). Die oben genannte Nennstromformel mit dem Faktor √3 bezieht sich auf die Leitergrößen des gesamten Drehstromsystems und ist unabhängig davon gültig, ob die Wicklungen im Motor selbst in Stern oder Dreieck verschaltet sind.
Fachlicher Hinweis: Für eine exakte Motorauslegung sind zusätzlich Wirkungsgrad, Leistungsfaktor bei Teillast, Toleranzen und die Vorgaben des Typenschilds nach IEC 60034 zu berücksichtigen.
Wichtige Formeln und Zusammenhänge
Einphasig: IL = P / (UL · cos φ)
P ist die elektrische Wirkleistung (W), UL die Leiterspannung (V) bzw. bei einphasigen Verbrauchern die Netzspannung, IL der Leiterstrom (A) und cos φ der Leistungsfaktor. Umgestellt (Drehstrom): P = √3·UL·IL·cos φ, UL = P/(√3·IL·cos φ), cos φ = P/(√3·UL·IL). Bei mechanisch angegebener Motorleistung Pmech gilt zusätzlich P = Pmech/η.
Beispiel und Vorgehensweise
Ein Drehstrommotor nimmt eine elektrische Leistung von P = 4.417 W bei einer Leiterspannung von UL = 400 V und einem Leistungsfaktor von cos φ = 0.85 auf. Damit ergibt sich IL = 4.417/(√3 · 400 · 0.85) = 7,5 A.
- Elektrische Leistung P, Leiterspannung UL und cos φ notieren (bei mechanischer Leistungsangabe zuerst durch den Wirkungsgrad teilen).
- IL = P/(√3·UL·cos φ) berechnen.
- Ergebnis zur Dimensionierung von Kabel und Absicherung nutzen.
Würde derselbe Verbraucher stattdessen einphasig (ohne √3-Faktor) an 400 V betrieben, ergäbe sich bei gleicher Leistung und gleichem cos φ ein deutlich höherer Strom von IL = 4.417/(400 · 0.85) = 12,99 A – rund das √3-fache (≈1,73-fache) des Drehstromwerts. Das zeigt, warum leistungsstarke Verbraucher aus Gründen der Stromtragfähigkeit meist dreiphasig angeschlossen werden.
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Passende Rechner
Weiterführend
Passende Berechnungen findest du im Rechnerbereich. Eigene Tabellen und Übersichten gibt es im Tabellenbuch.