Umrechner für elektrische Einheiten

Warum ein Einheitenumrechner speziell für die Elektrotechnik

Ein Elektroplaner arbeitet täglich mit rund einem Dutzend Einheiten aus dem Internationales Einheitensystem (SI), plus einige historische Einheiten wie die Pferdestärke, die BTU oder die Kilokalorie. Ein Präfixfehler — ein Faktor 1000 zwischen kΩ und Ω, zwischen mA und A, oder zwischen µF und nF — entwertet eine Schutzberechnung, verfälscht eine Spannungsfall-Notiz oder zerstört eine falsch dimensionierte mobile USV. Dieser Umrechner bündelt die acht Einheitenkategorien, die auf einem Schweizer Schema am häufigsten verwendet werden NIN 2020 und wendet automatisch die kontextsensitiven Umrechnungen an, die generische Tools ignorieren.

In der Elektrotechnik verwendete SI-Präfixe

Alle nachstehenden Präfixe sind dezimal und lassen sich mit jeder SI-Einheit kombinieren (Watt, Ampere, Ohm, Farad usw.). Der Umrechner wendet sie automatisch an, doch ein kurzer Blick auf die Tabelle vermeidet die meisten Eingabefehler.

Praktische Umrechnungsformeln

Wirk-, Schein- und Blindleistung

Die Wirkleistung P in Watt entspricht der pro Sekunde tatsächlich in Wärme, Bewegung oder Licht umgewandelten Energie. Die Scheinleistung S in Voltampere ist das Produkt U × I, das das Netz übertragen muss. Die Blindleistung Q in Var pendelt zwischen der Quelle und den Induktivitäten oder Kapazitäten, ohne Arbeit zu verrichten. Die drei sind verknüpft durch S² = P² + Q² und P = S × cos φ. Bei 230 V einphasig gilt P(W) = U × I × cos φ; bei 400 V symmetrischem Drehstrom P(W) = √3 × U × I × cos φ. Um von Watt zu kVA zu gelangen, muss man daher cos φ kennen: Ein ohmscher Heizkörper hat cos φ = 1, ein industrieller Asynchronmotor cos φ ≈ 0.8, ein moderner Photovoltaik-Wechselrichter cos φ ≈ 0.98.

Energie und Wärme

L'Energie ist das Zeitintegral der Leistung. Bei konstantem Betrieb gilt E = P × t. 1 Wattstunde (Wh) entspricht 3600 Joule; 1 Kilowattstunde (kWh), die Handelseinheit des Stromnetzes, entspricht 3,6 Megajoule. Die Kilokalorie (kcal), eine thermische Einheit, die noch für Heizbilanzen und Ernährung verwendet wird, entspricht 4184 J bzw. 1,163 Wh. Ein 2-kW-Wasserkocher, der 1 Liter Wasser von 20 °C auf 100 °C erhitzt, verbraucht 80 × 1 × 4,184 = 335 kJ bzw. 93 Wh, zu teilen durch den thermischen Wirkungsgrad (≈ 0,9), um den tatsächlichen Netzverbrauch zu erhalten.

Ohmsches Gesetz und Umrechnungen Spannung-Strom-Widerstand

Die ohmsches Gesetz U = R × I verknüpft Spannung, Widerstand und Strom. Bei Wechselstrom ersetzt die Impedanz Z den reinen Widerstand: Z = √(R² + (Lω − 1/Cω)²) mit ω = 2πf. Bei 50 Hz ist ω = 314 rad/s. Eine Drossel von 1 mH hat eine Reaktanz Lω = 0,314 Ω, vernachlässigbar gegenüber einem Kabel; bei 100 kHz (Frequenzumrichter) steigt dieselbe Drossel auf 628 Ω und wird zur dominierenden Komponente. Für den Projektierenden ist die ohmsches Gesetz bei Gleichstrom genügt in 95 % der Fälle: Die Berechnung des Stroms eines Heizkörpers mit 2000 W an 230 V ergibt I = P/U = 8,7 A, eine sofortige Überprüfung des erforderlichen Nennstroms von 10 A.

Elektrische Ladung und gespeicherte Energie (Batterien, Kondensatoren)

Die Last Q in Coulomb misst eine Elektrizitätsmenge. 1 Coulomb = 1 Ampere während 1 Sekunde. Die handelsübliche Einheit ist dieAmperestunde (Ah) : 1 Ah = 3600 C. Pour une batterie, ce qui compte au final est l'énergie en wattheures : E(Wh) = Q(Ah) × U(V). Une batterie 2 Ah à 3,7 V (cellule Li-ion 18650) stocke 7,4 Wh ; une batterie 100 Ah à 12 V (plomb auto) stocke 1,2 kWh. Pour un condensateur, l'énergie stockée vaut E = ½ × C × U² : un condensateur 10 mF chargé à 400 V stocke 800 J, suffisant pour souder une pince à la borne. Pour une self, E = ½ × L × I² : une bobine d'inductance 100 mH parcourue par 10 A stocke 5 J.

Fünf konkrete Anwendungsfälle

Fall 1 — EV-Ladestation 22 kW: kW, kVA und Nennstrom des Leitungsschutzschalters

Eine Ladestation 22 kW Drehstrom bei cos φ nahe 1 (leistungselektronische aktive Last) bezieht S = 22 / 1 = 22 kVA, d. h. I = S / (√3 × U) = 22000 / (1,732 × 400) = 31,75 A. Das Kabel wird mit 6 mm² Drehstrom unter einem Leitungsschutzschalter 32 A Kennlinie C dimensioniert, FI-Schutzschalter Typ B obligatorisch. Der Verteilnetzbetreiber verrechnet die Erhöhung der Anschlussleistung (Installationsanzeige > 3,7 kW einphasig oder > 11 kW Drehstrom gemäss Schweizer VNB).

Fall 2 — Powerbank 20 000 mAh: tatsächliche Energie und Smartphone-Laufzeit

Eine als « 20 000 mAh » verkaufte Powerbank ist in mAh beschriftet auf ihrer interne Zelle mit 3,7 V. L'énergie réelle vaut 20 × 3,7 = 74 Wh. Un smartphone consomme une batterie de 4000 mAh à 3,85 V, soit 15,4 Wh par charge complète. Le power bank fournit donc théoriquement 74/15,4 = 4,8 charges, ramené à 3-4 charges en pratique avec les pertes du convertisseur 3,7 V → 5 V USB (≈ 85 % de rendement). Convertir directement 20 000 mAh par 4000 mAh = 5 charges est une erreur : on compare alors des charges à 3,7 V avec des charges à 3,85 V, ce qui ignore le rendement et fausse la promesse marketing.

Fall 3 — Industriewerkstatt cos φ 0,75: Verrechnung und Kompensation

Eine Werkstatt mit einem Verbrauch von 50 kW Wirkleistung bei cos φ = 0,75 bezieht 50 / 0,75 = 66,7 kVA aus dem Netz. Der Verteilnetzbetreiber verrechnet eine Blindstrom-Strafgebühr bei tan φ > 0,4 (entsprechend cos φ < 0,93). Installer une batterie de condensateurs de 25 kVAR ramène cos φ à 0,96, kVA appelés à 52 kVA, et supprime la pénalité. Le calcul Q = P × (tan φ₁ − tan φ₂) = 50 × (0,882 − 0,292) = 29,5 kVAR à compenser, ramené à 25 kVAR pour rester sous-compensé et éviter une surcompensation capacitive.

Fall 4 — Mindest-Isolationswiderstand NIN 6.1: Megohm und Milliohm

Die Schlusskontrolle nach NIN 2020 (Kapitel 6) verlangt eine Isolationswiderstand ≥ 1 MΩ sous 500 V DC pour les circuits 230/400 V. Le mégohmmètre affiche par exemple 2,3 MΩ : conforme. À l'opposé, la résistance de boucle de terre se mesure en milliohms : un PE de 16 mm² sur 30 m présente R = ρ × L / S = 0,0224 × 30 / 16 = 42 mΩ, valeur à reporter au protocole de mesure. Passer du milli au méga représente un facteur 10⁹ ; mélanger les deux unités au PV de contrôle est l'erreur classique du contrôleur OIBT débutant.

Fall 5 — Klimagerät 12 000 BTU/h: Umrechnung in elektrische kW

Ein Split-Klimagerät mit Angabe 12 000 BTU/h a une puissance frigorifique de 12 000 × 0,29307 = 3517 W = 3,52 kW. Avec un coefficient de performance COP = 3,5 typique, la puissance électrique absorbée est de 3,52 / 3,5 = 1 kW. Sur 230 V monophasé à cos φ = 0,9 (PFC actif), le courant est I = 1000 / (230 × 0,9) = 4,8 A. Le départ se dimensionne en 2,5 mm² sous 10 A courbe C, différentiel 30 mA type F (compresseur Inverter à variation de fréquence).

Häufige Fehler, die es zu vermeiden gilt

L'Fehler um den Faktor 1000 zwischen kΩ und Ω, mA und A, µF und nF ist für rund 30 % der Planungsfehler in elektrotechnischen Ingenieurbüros verantwortlich. Prüfen Sie stets das vom Messgerät (Multimeter, Isolationsmessgerät, Oszilloskop) angezeigte Präfix, bevor Sie den Wert übernehmen. Die Verwechslung W/VA bei Stromerzeugern führt zur Unterdimensionierung: Ein 5-kVA-Aggregat liefert bei cos φ 0,8 nur 4 kW, nicht 5 kW. Die Verwechslung mAh/Wh bei Drohnenbatterien oder tragbaren Wechselrichtern führt dazu, nicht addierbare Grössen zwischen Zellen unterschiedlicher Spannungen zu vergleichen; vor dem Vergleich immer in Wh umrechnen.