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Kabel
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Als Kabel wird in der Elektro- und Informationstechnik ein mit Isolierstoffen ummantelter ein- oder mehradriger Verbund von Einzelleitungen bezeichnet, welcher der Ăbertragung von Energie oder Information dient. Als Isolierstoffe kommen Ăźblicherweise unterschiedliche Kunststoffe zur Anwendung, welche die als Leiter genutzten Adern umgeben und gegeneinander isolieren. Elektrische Leiter bestehen meist aus Kupfer, seltener auch aus Aluminium oder geeigneten Metalllegierungen. Lichtwellenleiter bestehen aus Kunststoff- oder Quarzglasfasern, weshalb in diesem Zusammenhang auch von Glasfaserkabeln gesprochen wird. Dreidimensional betrachtet folgt das Kabel einer meist zylindrischen oder ähnlichen Geometrie und kann im Gesamtaufbau noch weitere Mantellagen aus isolierendem Material oder metallische Folien bzw. Geflechte zum Zweck der elektromagnetischen Abschirmung oder als mechanischen Schutz enthalten.
Contents
⢠Aufbau
⢠Leiteranzahl
⢠Leitermaterial
⢠Isolierstoffe
⢠Einsatzzweck
⢠Kabelbaum
⢠Energiekabel
⢠Beispiele
⢠Bleikabel
⢠Siehe auch
⢠Literatur
⢠Weblinks
⢠Einzelnachweise
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Unterscheidungsmerkmale
FĂźr den Begriff Kabel gibt es je nach Anwendungsfeld unterschiedliche Definitionen.
⢠FĂźr elektrische Energieleiter als Untermenge der elektrischen Leitung existiert mit dem IEV-Eintrag 826-15-01 lediglich der globale Begriff Kabel- und Leitungsanlagen.cite-ref-1[1] Im Detail wird zwischen Installationsleitungen und Kabeln in den jeweiligen Produktnormen in der VDE-Gruppe 0200 (fĂźr Kabel insbesondere VDE 0266, VDE 0271 und VDE 0276-603 bis -632) unterschieden. Allgemein gilt fĂźr Kabel als Energieleiter aber die Festlegung, dass diese âim Vergleich mit Leitungen hĂśheren mechanischen Beanspruchungen standhalten und in der Erdeâ (â Erdkabel) verlegt werden,cite-ref-2[2]cite-ref-3[3] und zwar unabhängig davon, ob es sich um einadrige oder mehradrige Energieleiter handelt.
⢠Beim Luftkabel, einem in der leitungsgebundenen Telekommunikation gängigen Begriff, handelt es sich um einen selbsttragenden Kabelaufbau mit ausreichenden Stßtzelementen, der fßr die Aufhängung an Masten und ähnlichen Einrichtungen ohne Zuhilfenahme anderer stßtzender Drähte oder Leiter vorgesehen ist.
⢠Die ähnlich den Luftkabeln aufgebauten YMT-Leitungen fßr die Verwendung als selbsttragende Leitung in Freileitungsnetzen zur Energieversorgung und fßr den Hausanschluss im ländlichen Raum werden als Isolierte Starkstromleitung oder PVC-Mantelleitung mit Tragseil bezeichnet und nicht den Kabeln zugerechnet. Sie sind nicht geeignet zur freien Verlegung in Erde; die Verlegung im Wasser ist zulässig.
⢠In der Daten-, Netzwerk-, Signal- und Audiotechnik und ähnlichen Fachbereichen wird allgemein die Zusammenfassung mehrerer, voneinander isolierter Leiter (Adern) zu einer fest verbundenen Einheit als Kabel betrachtet; hier wird dieser Begriff aus dem englischen Sprachraum ßbernommen, der begrifflich nicht zwischen den Bauarten Kabel und Leitung unterscheidet (alles derartige ist cable). Die einzelnen Adern sind meist elektrische Leiter, kÜnnen aber zum Beispiel auch optische Leiter sein.
⢠Freileitungen sind elektrische Leiter ohne Isolierung â die umgebende Luft dient als Isolator. Die einem Drahtseil ähnlichen Leiter werden nicht als Kabel bezeichnet, obwohl dicke Seile seemännisch als Kabel bezeichnet werden.
Aufbau
Der Kabelaufbau muss mehreren Erfordernissen entsprechen:
⢠Kostengßnstige Herstellung
⢠Beanspruchungen bei der Installation (Zugfestigkeit, Biegeradius usw.)
⢠Umwelt- und Betriebsbedingungen (Korrosion, Temperatur, Verkehrslasten usw.)
⢠Investitionszweck (Energie- oder Informationsßbertragung also Aderzahl, Leiterquerschnitt usw.)
Leiteranzahl
Die Zahl der Strom fĂźhrenden bzw. optischen Leiter (auch Adern genannt) im Kabel ist die Leiteranzahl oder Aderzahl. Bei mehradrigen Kabeln (damit sind nicht Litzenkabel gemeint) ist immer jede einzelne Ader von einem eigenen Isolator, der Aderisolierung, umhĂźllt, während eine äuĂere UmhĂźllung, der Kabelmantel, alle Adern umgibt.
⢠Bei zweiadrigen Kabeln fĂźr Gleichstrom sind die Farben der Adernisolation oft rot fĂźr Plus (+) und schwarz fĂźr Minus (â).
⢠In Netzkabeln wird ein schwarzer oder brauner AuĂenleiter und ein blauer Neutralleiter verwendet. Bei Geräteanschlussleitungen sind die Farben braun und schwarz ebenfalls gebräuchlich, obwohl die Zuordnung zu Neutral- und AuĂenleiter nicht gegeben ist. Bei Netzkabeln der Schutzklasse I kommt ein grĂźn-gelber Schutzleiter hinzu. Dieser fĂźhrt Erdpotential und dient dazu, im Fehlerfall gefährliche BerĂźhrungsspannungen an leitfähigen Gehäuse- oder Bedienteilen zu verhindern, indem diese gegen Erde abgeleitet werden.
⢠Bei Drehstrom werden nach alter Norm zwei schwarze und ein brauner, nach neuer Norm ein brauner, ein schwarzer und ein grauer AuĂenleiter verwendet. Der Neutralleiter kann bei symmetrischer Last oder bei Verwendung eines PEN-Leiters gegebenenfalls entfallen. In diesem Fall ist einer der AuĂenleiter häufig blau, sofern die Anlage vor 2004 errichtet wurde.
⢠In Altbauten findet man gelegentlich noch die fĂźr Neuinstallationen nicht mehr zulässigen Aderfarben nach alter Norm (bestehende Installationen stehen in Deutschland unter Bestandsschutz). Nach alter deutscher Norm war bis 1965: Schwarz der AuĂenleiter, Grau konnte ein Neutralleiter oder PEN (frĂźher als Null-Leiter bezeichnet) sein, Rot war der Schutzleiter (PE), konnte aber auch ein geschalteter AuĂenleiter sein. Blau konnte im Dreileiter-Wechselstromnetz ein AuĂenleiter sein (L1: Schwarz; L2: Rot; L3: Blau; PEN: Grau). In Installationen und Industrieanlagen mit Netzspannung dĂźrfen die Aderfarben Gelb und GrĂźn nur dann verwendet werden, wenn keine Verwechslungsgefahr mit dem Schutzleiter (grĂźn-gelb) besteht. Rot isolierte Drähte sind nur fĂźr Steuersignale zulässig, die vom Netz galvanisch getrennt sind.
⢠Hochspannungskabel sind oft einadrig. Es gibt jedoch auch zweipolige Hochspannungskabel fßr Gleichspannung. Dreiadrige Hochspannungskabel fßr Dreiphasenwechselstrom werden auch als H-Kabel bezeichnet. Mitunter werden auch zweipolige Kabel einpolig betrieben, indem sie an ihren Enden parallelgeschaltet werden.
⢠Kabel fĂźr EDV, SignalĂźbertragung und Nachrichtentechnik kĂśnnen je nach Einsatzzweck zwei bis mehrere tausend Adern haben. AuĂerdem wird nach der Art der Adernverseilung unterschieden (zum Beispiel lagenverseilt, paarverseilt, Sternvierer). Signalkabel-Adern sind oft paarweise oder insgesamt von einem Schirm umgeben.
⢠Lichtleitkabel bestehen aus einer Glas- oder Kunststofffaser sowie einem relativ dicken Mantel, der mechanischen Schutz und (besonders bei Leistungsanwendungen der Laser-Materialbearbeitung) eine Begrenzung des Biegeradius bewirkt.
Leitermaterial
Aluminium weist zwar nur rund 2/3 der elektrischen Leitfähigkeit von Kupfer auf, allerdings beträgt das spezifische Gewicht von Aluminium nur rund 1/3 von Kupfer und es ist billiger. In Anwendungen, in denen der Platzbedarf fßr die (bei gleicher Stromtragfähigkeit um den Faktor 1,5) dickeren Aluminiumleiter keine, aber das Gewicht und die Kosten eine wesentliche Rolle spielen, wird oft Aluminium statt Kupfer genommen. Bei Freileitungen bestehen die Leiterseile aus Aluminium. Leiterseile und auch Feldkabel fßr Feldtelefone haben zur Verbesserung der Zugfestigkeit einen Stahlanteil. Aluminiumleiter werden auch in Elektro-Kfz eingesetzt, um Masse einzusparen.cite-ref-4[4]
Nachteilig bei Aluminium sind die Kontaktkorrosion, spontane Oxidschichten und damit steigende Ăbergangswiderstände an Klemmstellen, die schlechte LĂśtbarkeit sowie die geringere Wechselbiegefestigkeit. Peugeot-Fahrräder um 1970 waren mit Litzen aus Alu gefertigt, die an den Ăbergängen zu den geklemmten Bronze-Kontakten bei Nässe stark korrodierten. In der DDR waren trotz dieser Probleme Aluminiumkabel fĂźr die Hausinstallation Ăźblich; man versuchte, durch sogenanntes Alcu (kupferplattierte Aluminiumleiter) eine Verbesserung zu erreichen. Heute sind Aluminiumkabel in der Hausinstallation nicht mehr gebräuchlich, wohl aber als Erdkabel mit grĂśĂeren Querschnitten im Nieder- und Mittelspannungsbereich. Aluminium bildet an Luft eine durch Hitze gefĂśrderte Oxidschicht aus und ist daher nur mit speziellen Flussmitteln und Loten lĂśtbar. Das zuverlässigste Anschlussverfahren ist Pressen und groĂflächiges Verschrauben nach BĂźrsten und Fetten.
Silber ist noch etwas leitfähiger als Kupfer und damit von den Metallen am leitfähigsten. Es wird allerdings aus Kostengrßnden nur in Sonderfällen verwendet, z. B. fßr Hochfrequenz (Skineffekt) oder bei thermischer Belastung, meist nur als Beschichtung.
In Sonderfällen verwendet man Supraleiter, die unter ihre Sprungtemperatur abgekßhlt werden mßssen, indem Kßhlmittel durch separate Kanäle im Kabel gepumpt wird. Solche Kabelverbindungen sind jedoch selten.cite-ref-5[5] Die ständige Kßhlung ist sicherheitsrelevant, da das Kabel bei Zusammenbrechen der Supraleitung sofort durch Stromwärme zerstÜrt wßrde.
In Kommunikationsnetzen kommen neben Kupferadern auch optische Leiter (Glasfaserkabel, Lichtleitkabel) zum Einsatz.
Bei KopfhĂśrerkabeln und anderen hochbeanspruchten Signalkabeln werden feindrähtige Kupferlitzen mit Kunstfasern von hoher Zugfestigkeit (z. B. Aramiden) gemischt, um die ReiĂfestigkeit des Kabels zu erhĂśhen. Seit etwa den 1930er Jahren gibt es Kabel fĂźr Telefone, die durch Umwickeln von Textilfasern mit Kupferband hergestellt werden. Sie sind fĂźr hohe Biegewechselbeanspruchung, Zugfestigkeit, jedoch geringe StrĂśme geeignet. FĂźr ähnliche Zwecke ist auch ein Kabelaufbau mit Kupferlackdrähten Ăźblich. Kupferlackdraht kann lĂśtbar sein, indem sich der Lack bei LĂśttemperatur zersetzt.
Fßr Hochfrequenz wird Hochfrequenzlitze verwendet, deren einzelne Litzendrähte mit Lack isoliert sind. Fßr Kabel wird sie eher nicht verwendet.
Kupferleiter (insbesondere Litzen) kĂśnnen zum Korrosionsschutz verzinnt sein.
Die Adern von Kabeln bestehen bei flexiblen Anwendungen und im Kfz- und Anlagenbau aus Litzenleitungen. Bei besonders hoher mechanischer Beanspruchung auf wiederholtes Biegen (Handgeräte, Energiefßhrungsketten, Veranstaltungs- und Bßhnentechnik) werden sogenannte feinstdrähtige Litzen und eine geflochtene Verseilung verwendet.cite-ref-6[6]
| Metall | Relative Leitfähigkeit (Kupfer = 100) | Elektrischer Widerstand bei 20 °C (in Ί 10 â8 ) | Widerstands- Temperaturkoeffizient (in Îą 10 â1 ) |
|---|---|---|---|
| Silber | 106 | 0 1,626 | 0,0041 |
| Kupfer HC (geglĂźht) | 100 | 0 1,724 | 0,0039 |
| Kupfer HC (hartgezogen) | 0 97 | 0 1,777 | 0,0039 |
| verzinntes Kupfer | 0 95-99 | 0 1,741â1,814 | 0,0039 |
| Aluminium EC (weich) | 0 61 | 0 2,803 | 0,0040 |
| Aluminium EC (½HâH) | 0 61 | 0 2,826 | 0,0040 |
| Natrium | 0 35 | 0 4,926 | 0,0054 |
| Baustahl ( englisch mild steel ) | 0 12 | 13,8 | 0,0045 |
| Blei | 00 8 | 21,4 | 0,0040 |
Kennzeichnung vieladriger Leitungen
Es gibt mehrere Arten, die Adern zu kennzeichnen. Flexible Steuerleitungen mit Querschnitten ab 0,75 mm2 tragen oft Nummern. Dßnnere Steuerleitungen und Fernmeldekabel sind durch Farben gekennzeichnet. Bei vieladrigen Kabeln besteht die MÜglichkeit, eine mehrfarbige Codierung längs- oder quergestreift auf der jeweiligen Ader aufzubringen, wobei eine quergestreifte Codierung auch im Abstand variieren kann, um unterschiedliche Adern zu bezeichnen.
Die Aderkennzeichnung fĂźr Fernmeldekabel ist in der DIN 47100 zu finden.
Siehe auch
:
25-paariger Farbcode
Isolierstoffe
FĂźr Kabel verwendbare Isolierstoffe mĂźssen in der Regel plastisch oder elastisch sein. Ausnahmen sind das TränkĂśl fĂźr Ălkabel und altertĂźmliche, mit Porzellanperlen isolierte Koaxialkabel. Die Isolierstoffe mĂźssen einen hohen spezifischen elektrischen Widerstand und eine hohe Durchschlagsfestigkeit haben. Weitere Parameter fĂźr Signalkabel sind ein mĂśglichst geringer Verlustfaktor und eine geringe Dispersion.
FrĂźher verwendete man zur Adernisolation oft Papier. Um die Feuchteempfindlichkeit zu verringern und die Durchschlagsfestigkeit zu erhĂśhen, tränkte man das Papier mit Ăl oder Wachs. Ăl-Papierkabel (auch Massekabel genannt) sind noch heute im Einsatz und im Hoch- und Mittelspannungsbereich den mit PVC isolierten Kabeln im Hinblick auf ihre Lebensdauer und Durchschlagsfestigkeit Ăźberlegen. Allerdings sind die Montagekosten enorm hoch, daher werden sie durch Kunststoffkabel mit einer Isolation aus vernetztem Polyethylen (VPE) ersetzt.
Gebräuchlichster Isolierwerkstoff heutiger Energie- und Signalkabel ist Polyvinylchlorid (PVC), gefolgt von Polyethylen (PE), Gummi und Polyurethan (PUR).
Eine MĂśglichkeit, die Einsatztemperatur PVC-isolierter Kabel zu erhĂśhen, ist die Elektronenstrahl-Vernetzung. PVC hat jedoch einen hohen dielektrischen Verlustfaktor, weshalb es als Isolation fĂźr Signalkabel insbesondere bei hoher Frequenz oder groĂer Länge oft ungeeignet ist. Breitband-Signalkabel, Hochfrequenzkabel und auch Telefonleitungen sind daher oft mit PE isoliert.
FĂźr flexible, thermisch und mechanisch hoch beanspruchte Kabel wird Gummi als Isolation verwendet, trittfest auf Baustellen und im Garten.
Bei hohen, aber auch besonders niedrigen Temperaturen und hohen Spannungen werden Silikonleitungen eingesetzt. Da diese wenig schnitt- und druckfest sind, wird Silikon mitunter mit einer Glasfaserumspinnung verbunden, etwa bei den Zuleitungen fĂźr KĂźchenherdplatten.
Polytetrafluorethylen (PTFE) widersteht von den Kunststoffen den hĂśchsten und auch tiefsten Temperaturen, widersteht auch fast allen chemischen Angriffen, doch ist mechanisch eher verletzlich (Z. B. im Triebwerksbereich von Flugzeugen).
Leitungen in Elektro-Wärmegeräten werden heute nur mehr selten mit aufgefädelten Keramikperlen (Zylinder mit axialer Bohrung und kugelkalottenfÜrmigen Deckflächen, eine konkav, eine konvex oder KeramikrÜhrchen) umhßllt.
Längenelastische Spiralkabel fßr TelefonhÜrer, Mikrofone, E-Gitarren etc. werden auf Maà mit geraden Endabschnitten gefertigt.
Material der Ummantelung
Der Kabelmantel schĂźtzt das Kabel vor äuĂeren EinflĂźssen und enthält gegebenenfalls eine Abschirmung. Blei war lange Zeit ein häufig verwendeter Werkstoff fĂźr die Ummantelung papierisolierter Kabel. Es findet heute noch Verwendung in bleigemantelten Kabeln (z. B. NYKY-J fĂźr Niederspannung oder N2XS(F)K2Y in der Mittelspannung) in Raffinerien, um die Kabel vor Beschädigungen durch Aromaten und Kohlenwasserstoffe zu schĂźtzen. Zum Teil verwendet man mittlerweile Kabel mit einem Zwischenmantel aus Polyamid bzw. Nylon. Meistens sind diese Kabel noch einmal mit dem schwerentflammbaren PVC ummantelt, um eine flammhemmende Wirkung zu erhalten. (Typen z. B. 2XS(L)2Y4YY fĂźr Mittelspannung bzw. 2X(L)2Y4YY fĂźr Niederspannung).
Heute kommen neben PVC auch Kunststoffe wie Polyurethan oder Polyethylen zum Einsatz. Polyethylen ist sehr kostengĂźnstig, aber brennbar. PVC erzeugt bei Brandeinwirkung giftige Gase, wie Chlorwasserstoff und Dioxine. Deshalb kommen in modernen Gebäuden mit groĂen Personenansammlungen, wie zum Beispiel in BahnhĂśfen, Flughäfen, Museen, KongreĂhallen und Kaufhäusern, halogenfreie, flammwidrige Kabel und Leitungen zum Einsatz. FĂźr flexible, hoch beanspruchte Kabel wird Gummi als Mantel verwendet. Zur SignalĂźbertragung (Netzwerkkabel fĂźr die EDV, Steuerungs- und Audiokabel) werden die Kabelmäntel vielfach mit einer Schirmung aus Metallfolie oder Kupferdrahtgeflecht versehen, um die elektromagnetische Verträglichkeit des Kabels zu verbessern.
Auch die von Frequenzumrichtern zu den Motoren fßhrenden Energieleitungen mßssen oft abgeschirmt werden, um StÜrabstrahlungen zu vermeiden (siehe Elektromagnetische Verträglichkeit).
Erd- und Seekabel sowie Freileitungen sind mit Armierungen (Stahldrahtgeflecht, Stahlblech) als Schutz und zur ErhÜhung ihrer mechanischen Stabilität versehen.
Um Beschädigungen des Mantels frßhzeitig zu erkennen, werden in der Nachrichtentechnik vieladrige Kabel mit Druckluft gefßllt und der Kabelinnendruck ßberwacht. Bei Energiekabeln wird hier stattdessen ein isolierendes Schutzgas (z. B. Schwefelhexafluorid) verwendet.
Lichtleitkabel fßr Hochleistungslaser sind mit einer Faserbruchßberwachung versehen, welche die Leitfähigkeit eines mitgefßhrten Drahtes oder einer Metallbeschichtung der Faser ßberwacht.
FĂźr die meisten Einsatzzwecke werden Kabel nach internationalen Normen hergestellt, die vielfach auch KĂźrzel fĂźr bestimmte Kabelklassen definieren. Siehe dazu Harmonisierte Typenkurzzeichen von Leitungen.
Beanspruchungsbedingungen
Es gibt fest verlegte Kabel in Kabelgräben, im Putz, in Kanälen, auf Kabelpritschen und flexible Kabel fßr bewegliche Geräte oder Anlagen. Weitere Beanspruchungsbedingungen eines Kabels bestimmen wesentlich seine Konstruktion:
⢠Verlegung auf dem Meeresgrund Seekabel: starke Bewehrung, zugfest, längs- und querwasserdicht
⢠Unterirdische Verlegung (Erdkabel): sichere Ummantelung, evtl. Bewehrung, ggf. längs- und querwasserdicht
⢠Oberirdisch im AuĂenbereich: UV-Strahlungs-stabiler Mantel, zugfest
⢠Fßr bewegliche Geräte: fein- oder feinstdrähtige Adern, ggf. Gummi- oder Silikonisolation
⢠Mechanische Beanspruchung durch Kanten: Gewebe, Lackgewebe, Lackglasfasergewebe
⢠In brandgefährdeten Räumen: halogenfreie, schwer entflammbare Isolation
⢠Einfluss von Kohlenwasserstoffen: Ălfeste Werkstoffe
⢠Hohe elektrische oder magnetische StÜreinflßsse oder StÜrempfindlichkeit: verdrillte Adernpaare, einfache oder doppelte Abschirmung
⢠Hohe Temperaturen oder Erwärmung: Gummi, Silikongummi, PTFE
Die Temperaturbeständigkeit von Kabeln wird in Wärmeklassen (nach IEC 60085) angegeben:
| Wärme- klasse | Grenz- temperatur in °C | Isolierstoffe | Anwendungsbeispiele |
|---|---|---|---|
| Y | > 0 90 | PVC; PET; Naturgummi; Baumwolle; Papierprodukte; Kunstseide | Leitungen und Abdeckungen |
| A | > 105 | Synthetischer Kautschuk; IsolierĂśle; | Leitungen, Wicklungen, Isolierschlauch |
| E | > 120 | Mit Kunstharzlacken getränkte Papierschichtstoffe | Wicklungen |
| B | > 130 | Ungetränkte und getränkte Glasfaserprodukte; Pressteile mit mineralischen Fßllstoffen | Wicklungen und Pressteile |
| F | > 155 | Mit geeigneten Harzen (z. B. Epoxidharz) getränkte Glasfaserprodukte; Polyester-Lacke | Wicklungen |
| H | > 180 | Mit Silikonharzen getränkte Glasfaser- und Glimmerprodukte; synthetischer Kautschuk | hitzefeste Leitungen und Wicklungen, Abdeckungen, Isolierschläuche |
| C | > 180 | Glimmer; Glas, Porzellan und andere keramische Werkstoffe; mit Silikonharzen getränkte Glasfaser- und Glimmerprodukte; | Hitzefeste Wicklungen |
Einsatzzweck
Kabelbaum
Ein Kabelbaum ist eine geräte-, erzeugnis- oder anlagenspezifische Zusammenfassung von einzelnen Leitungen und Kabeln zu einem vorgefertigten Verbund, der oft bereits mit Steckverbindern versehen ist. In Automobilen befinden sich Kabelbäume mit etwa 50 kg Masse. Kabelbäume ßbertragen sowohl elektrische Leistung als auch Signale.
Energiekabel
Die fßr ein Kabel zulässige Stromstärke hängt von folgenden Kriterien ab:
⢠Temperaturbeständigkeit der Isolierung
⢠Querschnittsfläche der Leiter
⢠Anzahl der Leiter
⢠Umgebungstemperatur
⢠Verlegeart
⢠Anzahl von Kabeln im gleichen Kanal
⢠Betriebsspannung (wegen der Dicke der Isolierung, die die Wärmeabgabe behindert)
Entsprechende Angaben findet man zum Beispiel in EN 60204-1:2007-06 âElektrische AusrĂźstung von Maschinen â Allgemeine Anforderungenâ.
Hochfrequenz-, Signal- und Steuerkabel
Bei HF- und Signalkabeln spielt auch die Impedanz bzw. die Wellenimpedanz sowie die dielektrische GĂźte bzw. der dielektrische Verlustfaktor des Isolationswerkstoffes eine Rolle.
Bei NF-Kabeln ist neben dem Wirkwiderstand R' (Ohm/km) auch die Kapazität C' (¾F/km) von wesentlicher Bedeutung. Die Kabelkapazität von Steuerkabeln hat einen Wert von ca. 0,3 ¾F/km.
FĂźr Hochfrequenz und Breitband-SignalĂźbertragung werden (auch fĂźr hohe Ăbertragungsleistungen) meistens Koaxialkabel verwendet. Diese haben prinzipiell kein nach auĂen dringendes elektrisches und magnetisches Feld, wenn der Mantelleiter geschlossen ist und die Seele in der Mitte ist. Koaxialkabel fĂźr Hochfrequenzanwendung haben daher ein Dielektrikum, das bei mĂśglichst geringer Dichte den Innenleiter optimal stĂźtzt. Die zur Verlustarmut erforderliche geringe Dichte wird oft durch Luftanteile oder Schaumstoff erreicht. AuĂen ist oft eine doppelte Schirmung, bestehend aus Geflecht und Metallfolie, aufgebracht. Solche Koaxialkabel sind sehr stĂśrsicher. Sie haben meistens eine Wellenimpedanz von Z = 50 ⌠75 Ohm.
FrĂźher verwendete man fĂźr Antennenleitungen auch sog. Bandleitungen (Z = 240 Ohm). Sie bestehen aus zwei symmetrisch angeordneten, mit einem Isolierstoffsteg verbundenen Adern. Diese Kabel sind aufgrund der nach auĂen dringenden Felder stĂśrempfindlicher, weisen jedoch eine geringere Dämpfung als Koaxialkabel auf, wenn sie auf Abstand zu Gebäudeteilen verlegt werden.
Als Signalleitungen oder Steuerleitungen werden oft mehradrige, geschirmte oder ungeschirmte Kabel mit Querschnitten von 0,14 bis 0,5 mm² verwendet, die, wenn die Länge des Kabels (z. B. bei TelefonhĂśrern, Tastaturen, KopfhĂśrern u. dgl.) variabel sein soll, auch als sogen. âSpiralkabelâ ausgefĂźhrt sein kĂśnnen.
Zur Ăbertragung hoher Datenraten, z. B. bei USB-Kabeln, werden sog. Twisted-Pair-Kabel verwendet: Ein oder mehrere Adernpaare sind dabei jeweils miteinander verdrillt und ggf. auĂerdem in separaten Abschirmungen gefĂźhrt.
Flachbandkabel (âHosenträgerkabelâ) bestehen aus einer Vielzahl parallel nebeneinander liegender Adern und werden besonders innerhalb von Computern und elektronischen Geräten als Signalleitungen verwendet. Sie kĂśnnen kostengĂźnstig und zuverlässig mit der Schneidklemmtechnik angeschlossen werden.
Es gibt auch gefaltet in runden Abschirmmänteln gefßhrte Bandkabel, um gleichfalls die Schneidklemmtechnik nutzen zu kÜnnen.
Beispiele
⢠Telefonkabel
Solche Kabel sind vieladrig. Die Adern sind paarig oder in Vierergruppen als âSternviererâ verdrillt. Beim Sternvierer werden die diagonal gegenĂźberliegenden Adern als Paar genutzt. Meist sind Telefonkabel auf Ăśffentlichen GrundstĂźcken (StraĂen) erdverlegt. Das Bild zeigt die aufgefächerte âPrĂźfblumeâ.
⢠Flachbandkabel
Häufig in Computern zu finden. Der Anschluss erfolgt ßber Schneidklemmtechnik fßr alle Adern gleichzeitig.
⢠Abgeschirmte Leitungen
Eine oder mehrere isolierte Adern sind umgeben mit einer leitenden Abschirmung; nach jeweiliger Isolation kĂśnnen noch ein oder (selten) zwei weitere Schirmungsleiter darĂźber gewendelt oder geflochten werden. Das Ăbersprechen (unerwĂźnschte gegenseitige Beeinflussung eigentlich unabhängiger Signalkanäle) und die AbhĂśrbarkeit werden dadurch stark reduziert. Messleitungen mit geerdetem Schirm fangen weniger StĂśrsignale aus der Umgebung ein. Im Wohnungsbau werden auch gelegentlich abgeschirmte Installationskabel/Mantelleitungen (NYM(ST)-J) zur Verringerung des Elektrosmog in Wohnräumen eingesetzt.
⢠Koaxialkabel
Kabel mit konzentrischem Aufbau und einem durch Geometrie und Isolationswerkstoff eingestellten Wellenwiderstand werden fĂźr die Ăbertragung hochfrequenter Signale wie beispielsweise von der Antenne zu UKW-Radios und Fernsehern verwendet, wobei der äuĂere Leiter zugleich die Schirmung fĂźr den inneren Leiter darstellt.
Besteht aus verdrillten Aderpaaren. Die Verdrillung erlaubt eine ähnlich stÜrungsfreie Signalßbertragung wie Koaxialkabel. Zudem sind Twisted-Pair-Kabel meist noch zusätzlich geschirmt.
Sicherheitsrelevante Installationen
Bei sicherheitsrelevanten Systemen, wie Sicherheitsbeleuchtungsanlagen, Brandmeldeanlagen oder Alarmierungsanlagen fordern einschlägige Vorgaben fßr den Brandfall in bestimmten Bereichen bei Kabeln und Leitungen einen integrierten Funktionserhalt fßr eine festgelegte Zeitspanne. Unter Alarmierungsanlagen sind hier keine Alarmanlagen im Sinne von Einbruchmeldetechnik gemeint, fßr solche Systeme ist in der Regel kein Funktionserhalt notwendig. Vielmehr handelt es sich um Anlagen gem. DIN VDE 0828 oder DIN VDE 0833-4, die durch akustische Signalisierung anwesende Personen bei Gefahren warnen und zur Gebäuderäumung veranlassen.
In Deutschland ist dieser Sachverhalt in der DIN 4102 Teil 12 und der bundeslandspezifischen Umsetzung der âMuster-Leitungsanlagen-Richtlinieâ MLAR geregelt. Das bedeutet, dass die Verkabelung (Befestigungsmaterial und Kabel) bei Brandeinwirkung fĂźr eine festgelegte Zeit funktionsfähig bleiben muss. In dieser Zeit darf weder der Isolationswiderstand so klein werden, dass es zu einem Stromfluss zwischen den Leitern kommt, noch darf der Widerstand des Leiters so ansteigen, dass der Stromfluss behindert wĂźrde. Mit anderen Worten dĂźrfen weder Kurzschluss noch Unterbrechung auftreten. Diese Eigenschaften werden durch einen speziellen Aufbau der Leitung sowie besondere Materialien fĂźr die Isolierung erreicht. Die Leitungen sind von auĂen durch ihren orangefarbenen Mantel (roter Mantel bei Brandmeldekabeln) sowie durch einen kennzeichnenden wiederholten Aufdruck zu erkennen. Gebräuchliche Zeiten fĂźr den erforderlichen Funktionserhalt sind 30 Minuten, 60 Minuten oder 90 Minuten (E30, E60, E90). Geraten diese Leitungen nach Ablauf des Zeitraumes in Brand, weisen sie Ăźberdies eine hĂśhere Brandlast als normale Leitungen, wie NYM oder J-Y(St)Y auf.
Um einen wirksamen Funktionserhalt zu erzielen, ist neben der Leitung auch das LeitungsfĂźhrungssystem und die Umgebung zu betrachten. Die verschiedenen Formen der LeitungsfĂźhrungssysteme (Kabelrinne, Stahlpanzerrohr, Einzelbefestigung) haben gemein, dass sie ebenfalls fĂźr die entsprechende Dauer einem Feuer standhalten mĂźssen.
Gemeinsam mit der Leitung ergeben sie eine sogenannte âgeprĂźfte Leitungsanlageâ. Entsprechend geprĂźfte Kombinationen werden durch die Hersteller in PrĂźfzertifikaten benannt. Die Installationsumgebung ist so zu gestalten, dass die Kabel und Leitungen während der Brandeinwirkung nicht durch berstende oder herabfallende Teile beeinträchtigt oder zerstĂśrt werden.
Bleikabel
Frßher wurden Kabel häufig mit Blei ummantelt. Bei Erdkabeln wurde der Bleimantel zusätzlich mit geteerter Jute und teilweise auch einer Stahlspirale geschßtzt. Als Isolationsmaterial um die Leiter kam ebenfalls Jute oder auch Papier zum Einsatz, welche zumeist durch Wachs imprägniert wurden. Zur Bearbeitung solcher Adern musste diese Isolierung erst geschmeidig gemacht werden, was durch ein Bad in einer Wanne aus flßssigem Wachs erfolgte und viel Erfahrung erforderte.
Siehe auch
⢠Baueinsatzkabel
⢠Drehstromleitung
⢠Kabelbruch
⢠Pigtail
⢠Kabelbrßcke
⢠Neutralleiter
Literatur
⢠Hans Schultke: ABC der Elektroinstallation. 14. Auflage. EW Medien und Kongress, Frankfurt 2009, ISBN 978-3-8022-0969-7.
⢠Wilhelm Rudolph: VDE Schriftenreihe 39; âEinfĂźhrung in DIN VDE 0100â, Elektrische Anlagen von Gebäuden. 2. Auflage. VDE Verlag GmbH, Berlin/Offenbach 1999, ISBN 3-8007-1928-2.
⢠Daniel Gethmann, Florian Sprenger: Die Enden des Kabels. Kleine Mediengeschichte der Ăbertragung. 1. Auflage. Kadmos, Berlin 2015, ISBN 978-3-86599-205-5.
Weblinks
Wiktionary: Kabel
â Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Ăbersetzungen
Commons
: Kabel
â Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
⢠Kabelquerschnitte bei Hausinstallationen. (PDF; 3,8 MB) Archiviert vom Original; abgerufen am 10. März 2022.
⢠âDas Kabelbuchâ - Informationsmedium der Kabel- und Elektrobranche, kabelbranche.de
⢠IT-Verkabelung, bei lanline.de
⢠Rund um den Kabelquerschnitt, bei sengpielaudio.com
⢠Kabelquerschnitte nach DIN 57100 (PDF; 14 kB), bei njumaen.de
⢠Einfluss der Kabelkapazität von langen Steuerleitungen auf die Betätigung von Schßtzen, bei eaton.com/moellerproducts, 2005 (PDF, 319 KiB)
Optische Leiter:
⢠Spezifikationen und Bilder verschiedener LWL-Kabel (Memento vom 7. November 2013 im Internet Archive), bei ftth.ccm.ch
⢠Steckertypen fßr Glasfaserkabel (Memento vom 2. April 2015 im Internet Archive), bei lwl-kabel.ch
⢠Kabel und Leitungen fßr digitale Steuersignale der Lichttechnik, bei hbernstaedt.de
Einzelnachweise
cite-note-11. â DIN VDE 0100-200:2006-03, Abschnitt 826-15-01 Kabel- und Leitungsanlage, âGesamtheit, bestehend aus einem oder mehreren isolierten Leitern, Kabeln und Leitungen oder Stromschienen, und deren Befestigungsmittel, sowie falls notwendig deren mechanischer Schutzâ
cite-note-22. â Kabel und Leitungen. (PDF; 657 kB) Landesumweltamt Nordrhein-Westfalen, abgerufen am 21. August 2013: âAllgemeingĂźltige Merkmale zur Unterscheidung dieser beiden Bauarten sind im VDE â Vorschriftenwerk nicht definiert. Generell gilt aber, dass Kabel im Vergleich zu Leitungen hĂśheren mechanischen Beanspruchungen standhalten und in der Erde verlegt werden dĂźrfen.â
cite-note-33. â Elektrotechnische Anwendungen. Elektrische Leiter. Deutsches Kupferinstitut e. V., archiviert vom Original (nicht mehr online verfĂźgbar) am 2. Dezember 2013; abgerufen am 21. August 2013.
cite-note-44. â Tesla-GroĂauftrag fĂźr Wiener Firma (Memento vom 21. März 2017 im Internet Archive) orf.at, 20. März 2017, abgerufen am 21. März 2017.
cite-note-55. â vdi-nachrichten.com (Memento des Originals vom 22. April 2017 im Internet Archive) Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprĂźft. Bitte prĂźfe Original- und Archivlink gemäà Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.vdi-nachrichten.com
cite-note-66. â G. F. Moore (Hrsg.): Electric Cables Handbook. 3rd Edition, Blackwell Science, 1997, ISBN 0-632-04075-0, S. 33.