Watt-Rechner

So funktioniert der Watt-Rechner

Der Watt-Rechner hat drei Kästen für die drei Fragen rund um die elektrische Leistung: Volt mal Ampere ergibt Watt, für Netzteile, Akkus und Solarmodule; Ampere aus Watt und Spannung sagt, wie viel Strom ein Gerät zieht und ob die Sicherung reicht, mit der nötigen Sicherungsgröße von 10 bis 32 Ampere; und Watt in kW, PS und BTU übersetzt zwischen Motorleistung, Kilowatt, Pferdestärken und der Einheit der Klimageräte. Das deckt die Fragen ab, ob der Heizlüfter an der Mehrfachsteckdose darf, wie viel Watt die Powerbank liefert und was 75 Kilowatt im Fahrzeugschein in PS sind.

Merksatz: Watt ist Volt mal Ampere, und bei 230 Volt an der Steckdose sind 16 Ampere die Grenze, also 3.680 Watt, mehr geht nicht. Die Eselsbrücke: Watt durch 230 sind Ampere, und 736 Watt sind eine Pferdestärke, 1 Kilowatt sind 1,36 PS.

Drei Beispiele:

• 12 V mal 5 A: 60 W, 0,06 kW; 230 V mal 10 A: 2.300 W, 2,3 kWh je Stunde.
• 3.500 W an 230 V: 15,22 A, die 16-A-Sicherung reicht knapp; 2.000 W ziehen 8,70 A, 10-A-Sicherung reicht; 11.000 W an 400 V Drehstrom: 27,5 A, Sicherung 32 A.
• 75.000 W: 75 kW, 101,97 PS, 0,075 MW, 255.911 BTU/h; 3.500 W sind 4,76 PS und 11.942 BTU/h; 1.500 W sind 2,04 PS.

Formeln: P = U × I, I = P / U, 1 PS = 735,5 W, 1 kW = 1,36 PS, 1 W = 3,412 BTU/h. Was die Leistung über die Zeit an Kilowattstunden und Geld kostet, rechnet der kWh-Rechner, und welches Netzteil ein PC aus seinen Komponenten braucht, der PC-Netzteil-Rechner.

Wissenswertes zum Thema

Volt, Ampere, Watt: Das Wasserbild und die Formel

Die drei Größen hängen über eine Formel zusammen, Leistung in Watt gleich Spannung in Volt mal Stromstärke in Ampere, und das Wasserbild erklärt sie: Spannung ist der Druck, Stromstärke die Menge je Sekunde, Leistung das, was am Rad ankommt, und dieselbe Leistung lässt sich mit hohem Druck und wenig Wasser oder niedrigem Druck und viel Wasser erreichen; deshalb braucht ein 60-Watt-Gerät am 12-Volt-Bordnetz 5 Ampere und an 230 Volt nur 0,26, und deshalb laufen Hochspannungsleitungen mit 380.000 Volt, damit der Strom und die Verluste in den Leitungen klein bleiben, Verluste wachsen mit dem Quadrat der Stromstärke. Für Gleichstrom und ohmsche Verbraucher, Heizung, Glühlampe, Wasserkocher, gilt die Formel exakt, für Wechselstrom mit Motoren, Netzteilen und Leuchtstofflampen kommt der Leistungsfaktor dazu, cos phi, der Anteil der Scheinleistung in Voltampere, der als Wirkleistung in Watt ankommt, bei Motoren 0,8 bis 0,9, bei Netzteilen nach Norm über 0,9; die Rechnung des ersten Kastens ergibt dann die Scheinleistung, auf Typenschildern als VA, und die Wirkleistung ist etwas kleiner. Beim Drehstrom mit 400 Volt zwischen den Phasen, Herd, Durchlauferhitzer, Wallbox, kommt der Faktor Wurzel 3 dazu, 11.000 Watt sind 11.000 durch 400 durch 1,73 gleich 15,9 Ampere je Phase, und der Rechner mit 27,5 Ampere rechnet einphasig; für den Sicherungscheck an der Wallbox gilt die Phasenrechnung, 16 Ampere je Phase bei 11 Kilowatt. Die vierte Größe ist der Widerstand in Ohm, Spannung durch Strom, das Ohmsche Gesetz, und Leistung ist auch Strom zum Quadrat mal Widerstand, was erklärt, warum ein dünnes Kabel bei hohem Strom heiß wird. Wie sich Watt mal Stunden zu Kilowattstunden und Cent summieren, rechnet der kWh-Rechner.

Reicht die Sicherung? Steckdose, Mehrfachstecker, Kabel

Die Haushaltssteckdose hängt in Deutschland an einem Leitungsschutzschalter mit 16 Ampere, bei 230 Volt also 3.680 Watt dauerhaft, und der zweite Kasten zeigt, wie nah ein Gerät daran ist: Der Heizlüfter mit 2.000 Watt zieht 8,7 Ampere, der Wasserkocher mit 3.000 Watt 13, die Kreissäge mit 3.500 Watt 15,2 Ampere, knapp, und zwei davon an einem Stromkreis lösen aus, weil der Stromkreis meist mehrere Steckdosen eines Zimmers versorgt. Die Mehrfachsteckdose ist das schwächere Glied, viele sind nur für 10 Ampere oder 2.300 bis 3.500 Watt zugelassen, Kabeltrommeln aufgerollt für 1.000 Watt, weil das aufgewickelte Kabel sich erhitzt, und Verlängerungen mit 0,75 Quadratmillimetern für 6 Ampere; Heizlüfter, Radiatoren und Wasserkocher gehören direkt in die Wand. Die Sicherung schützt die Leitung, nicht das Gerät, und löst bei 16 Ampere nicht sofort aus, sondern bei dauerhafter Überlast nach Minuten und bei Kurzschluss sofort, das ist die B-Charakteristik; wer die 16 mit 20 Ampere ersetzt, überlastet die 1,5-Quadratmillimeter-Leitung in der Wand und riskiert den Brand. Große Verbraucher bekommen eigene Stromkreise, der Herd mit Drehstrom 3 mal 16 Ampere, der Durchlauferhitzer mit 21 Kilowatt 3 mal 32, die Wallbox mit 11 Kilowatt 3 mal 16 und 22 Kilowatt 3 mal 32, die Wärmepumpe je nach Größe. Der Fehlerstromschutzschalter, FI oder RCD, ist etwas anderes, er misst nicht die Leistung, sondern Strom, der nicht zurückkommt, und löst bei 30 Milliampere aus. Welche Dauerleistung ein PC zieht und welche Sicherung und welches Netzteil er braucht, rechnet der PC-Netzteil-Rechner.

kW, PS, BTU: Die Einheiten und ihre Umrechnung

Die Pferdestärke ist keine SI-Einheit und seit 1978 in der EU offiziell abgeschafft, steht aber in jedem Autoprospekt neben den Kilowatt des Fahrzeugscheins: 1 PS sind 735,49875 Watt, definiert als 75 Kilopondmeter je Sekunde, 1 Kilowatt sind 1,36 PS, 75 Kilowatt 101,97 PS, 100 Kilowatt 136 PS; die britische horsepower ist mit 745,7 Watt etwas größer, 1 hp sind 1,014 PS, und amerikanische Autos haben deshalb bei gleicher kW-Zahl weniger hp als PS. Elektromotoren werden in Kilowatt Dauerleistung angegeben, Verbrenner in Spitzenleistung, weshalb ein Elektroauto mit 150 Kilowatt Spitze im Schein oft 70 Kilowatt Dauerleistung stehen hat, die für die Kfz-Steuer zählt. BTU je Stunde, British Thermal Unit, ist die Einheit der Klimageräte und Heizungen im angelsächsischen Raum, 1 Watt sind 3,412 BTU/h, ein Klimagerät mit 12.000 BTU/h hat 3,5 Kilowatt Kühlleistung und zieht etwa 1,1 Kilowatt Strom, weil die Kühlleistung das Dreifache der elektrischen Leistung ist; das Verhältnis heißt EER oder SEER. Megawatt sind die Einheit der Kraftwerke, 1.000 Kilowatt, ein Windrad 5 Megawatt, ein Kernkraftwerk 1.400, der deutsche Verbrauch im Mittel 60.000 Megawatt. Kalorien je Sekunde, Joule je Sekunde, Kilopondmeter je Sekunde sind historische Leistungseinheiten, die alle in Watt aufgegangen sind, und die Rechenkette im dritten Kasten zeigt die vier gängigen auf einmal. Wie lange ein Akku ein Gerät mit bestimmter Wattzahl versorgt, rechnet der Akku-Laufzeit-Rechner aus Wattstunden.

Ein Stück Geschichte: Volta, Ampère, Watt und die 16 Ampere

Die drei Einheiten tragen die Namen dreier Männer, die sich nie trafen: Alessandro Volta baute 1800 die erste Batterie und bekam 1881 auf dem Internationalen Elektrikerkongress in Paris die Einheit der Spannung, André-Marie Ampère beschrieb 1820 die Kraft zwischen stromdurchflossenen Leitern und bekam die Einheit der Stromstärke, James Watt, der Dampfmaschinenbauer, die Einheit der Leistung 1882 in Großbritannien und 1889 international, obwohl er mit Elektrizität nichts zu tun hatte; die Formel P gleich U mal I folgt aus Georg Simon Ohms Gesetz von 1826 und James Prescott Joules Messungen von 1841, die Wärme und elektrische Arbeit verbanden. Die 230 Volt der Steckdose sind das Ergebnis eines Kompromisses: Deutschland hatte 220 Volt, Großbritannien 240, und die Norm von 1987 einigte Europa auf 230 Volt mit Toleranz, seit 2009 plus minus 10 Prozent, so dass beide Länder nichts ändern mussten. Die Sicherung erfand Edison 1880 als Schmelzdraht, den Leitungsschutzschalter mit Bimetall und Magnetauslöser Hugo Stotz 1924 in Mannheim, dessen Firma heute zu ABB gehört, und die 16 Ampere je Stromkreis stehen seit den 1950er Jahren in der VDE-Norm, abgestimmt auf 1,5 Quadratmillimeter Kupferleitung. Die Pferdestärke definierte Watt 1782, um Dampfmaschinen mit Pferden zu vergleichen, die metrische PS kam 1868 in Deutschland, und seit 1978 ist sie in der EU durch das Kilowatt ersetzt, überlebt aber in jeder Autowerbung. Der Rechner rechnet mit den Einheiten dreier Männer, die auf einem Kongress 1881 zusammengebracht wurden.

Praktische Tipps

Rechnen Sie bei 230 Volt Watt durch 230, dann wissen Sie, wie viele Ampere die Sicherung sehen wird. Stecken Sie Geräte über 2.000 Watt direkt in die Wand, nicht in die Mehrfachsteckdose. Rollen Sie Kabeltrommeln ganz ab. Verteilen Sie Heizlüfter und Wasserkocher auf verschiedene Stromkreise. Ersetzen Sie nie eine Sicherung durch eine größere. Lesen Sie bei Motoren und Netzteilen die Wirkleistung, nicht die VA. Rechnen Sie Drehstrom je Phase. Und rechnen Sie PS mit 1,36 je Kilowatt, hp mit 1,34. Welche Stromkosten die Wattzahl über das Jahr verursacht, zeigt der Stromkosten-Rechner.