Elektrisches Kabel - Electrical cable

Für andere Verwendungen siehe Kabel (Begriffsklärung) .
Elektrischer Kabelplan
Flexible Netzkabel mit drei 2,5 mm 2 festen Kupferleiter

Ein elektrisches Kabel ist eine Anordnung aus einem oder mehreren nebeneinander verlaufenden oder gebündelten Drähten , die zur Übertragung von elektrischem Strom verwendet werden .

Eine Kabelkonfektion ist die Zusammenstellung eines oder mehrerer elektrischer Kabel und der entsprechenden Anschlüsse . Eine Kabelkonfektion ist nicht unbedingt zum Verbinden zweier Geräte geeignet, sondern kann ein Teilprodukt sein (zB zum Auflöten auf eine Leiterplatte mit am Gehäuse montiertem Stecker). Kabelbaugruppen können auch die Form eines Kabelbaums oder Kabelbaums annehmen , der verwendet wird, um viele Anschlüsse miteinander zu verbinden.

Etymologie

Der Begriff Kabel bezog sich ursprünglich auf eine nautische Leine mit einer bestimmten Länge, bei der mehrere Seile zu einer starken, dicken Leine kombiniert wurden, die zum Ankern großer Schiffe verwendet wurde. Als sich die Elektrotechnik entwickelte, wechselten die Menschen von der Verwendung von blankem Kupferdraht zu Drahtgruppen und verschiedenen Ummantelungs- und Schäkelmethoden, die der mechanischen Verkabelung ähnelten, sodass der Begriff für elektrische Leitungen übernommen wurde . Im 19. und frühen 20. Jahrhundert wurden elektrische Kabel oft mit Stoff, Gummi oder Papier isoliert. Heute werden im Allgemeinen Kunststoffmaterialien verwendet, mit Ausnahme von hochzuverlässigen Stromkabeln. Der Begriff wurde aufgrund seiner Verwendung in der elektrischen Kommunikation auch mit Kommunikation in Verbindung gebracht.

Moderne Anwendungen

15 cm Außendurchmesser, ölgekühlte Kabel, die den Grand Coulee Dam durchgehend durchqueren . Ein Beispiel für ein schweres Kabel zur Kraftübertragung.

Elektrische Kabel werden verwendet, um zwei oder mehr Geräte zu verbinden und die Übertragung von elektrischen Signalen oder Strom von einem Gerät zum anderen zu ermöglichen. Kabel werden für eine Vielzahl von Zwecken verwendet, und jedes muss auf diesen Zweck zugeschnitten sein. Kabel werden häufig in elektronischen Geräten für Strom- und Signalstromkreise verwendet. Die Fernkommunikation erfolgt über Seekabel . Starkstromkabel werden zur Massenübertragung von Wechsel- und Gleichstrom verwendet, insbesondere unter Verwendung von Hochspannungskabeln . Elektrische Kabel werden häufig in der Gebäudeverkabelung für Beleuchtungs-, Strom- und Steuerstromkreise verwendet, die fest in Gebäuden installiert sind. Da alle erforderlichen Stromkreisleiter gleichzeitig in einem Kabel installiert werden können, wird im Vergleich zu bestimmten anderen Verdrahtungsmethoden Installationsarbeit gespart.

Physikalisch ist ein elektrisches Kabel eine Baugruppe bestehend aus einem oder mehreren Leitern mit eigener Isolierung und optionaler Abschirmung, Einzelabdeckung(en), Montageschutz und Schutzabdeckung(en). Elektrische Kabel können durch Verseilen der Drähte flexibler gemacht werden. Bei diesem Verfahren werden kleinere Einzeldrähte miteinander verdrillt oder geflochten, um größere Drähte herzustellen, die flexibler sind als Massivdrähte ähnlicher Größe. Das Bündeln kleiner Drähte vor dem konzentrischen Verseilen bietet die größte Flexibilität. Kupferdrähte in einem Kabel können blank sein oder mit einer dünnen Schicht eines anderen Metalls überzogen sein, meistens Zinn , manchmal aber auch Gold , Silber oder ein anderes Material. Zinn, Gold und Silber sind viel weniger anfällig für Oxidation als Kupfer, was die Lebensdauer der Drähte verlängern und das Löten erleichtern kann. Das Verzinnen wird auch verwendet, um eine Schmierung zwischen den Strängen bereitzustellen. Verzinnen wurde verwendet, um das Entfernen der Gummiisolierung zu erleichtern. Enge Verseilungen beim Verseilen machen das Kabel dehnbar (CBA – wie bei Telefonhörerschnüren).

Kabel können sicher befestigt und organisiert werden, beispielsweise durch Verwendung von Kabelkanälen, Kabelrinnen , Kabelbindern oder Kabelschnürungen . Endlosflexible oder flexible Leitungen, die in beweglichen Anwendungen innerhalb von Energieführungsketten verwendet werden, können mit Zugentlastungen oder Kabelbindern befestigt werden.

Bei hohen Frequenzen neigt der Strom dazu, entlang der Oberfläche des Leiters zu fließen. Dies wird als Skin-Effekt bezeichnet .

Brandtest in Schweden , der zeigt, dass sich ein Feuer durch das Verbrennen von Kabelisolierungen schnell ausbreitet, ein Phänomen von großer Bedeutung für Kabel, die in einigen Installationen verwendet werden.
500.000 Circular Mil (254 mm 2 ) einadriges Stromkabel

Kabel und elektromagnetische Felder

Koaxialkabel
Twisted-Pair- Verkabelung

Jeder Strom -tragende Leiter, einschließlich einem Kabel, strahlt ein elektromagnetisches Feld . Ebenso nimmt jeder Leiter oder jedes Kabel Energie von jedem existierenden elektromagnetischen Feld um ihn herum auf. Diese Effekte sind oft unerwünscht und führen im ersten Fall zu einer unerwünschten Energieübertragung, die sich nachteilig auf benachbarte Geräte oder andere Teile desselben Gerätes auswirken kann; und im zweiten Fall ungewollte Aufnahme von Rauschen, die das gewünschte Signal, das von dem Kabel übertragen wird, maskieren oder, wenn das Kabel Stromversorgungs- oder Steuerspannungen führt, diese so stark verschmutzen können, dass eine Gerätestörung verursacht wird.

Die erste Lösung für diese Probleme besteht darin, die Kabellängen in Gebäuden kurz zu halten, da Aufnahme und Übertragung im Wesentlichen proportional zur Länge des Kabels sind. Die zweite Lösung besteht darin, Kabel störungsfrei zu verlegen. Darüber hinaus gibt es spezielle Kabeldesigns, die die elektromagnetische Aufnahme und Übertragung minimieren. Drei der wichtigsten Entwurfstechniken sind Abschirmung , Koaxialgeometrie und Twisted-Pair- Geometrie.

Die Abschirmung nutzt das elektrische Prinzip des Faradayschen Käfigs . Das Kabel ist über die gesamte Länge mit Folie oder Drahtgeflecht ummantelt. Alle Leitungen, die innerhalb dieser Schirmschicht verlaufen, werden von äußeren elektrischen Feldern weitgehend entkoppelt , insbesondere wenn der Schirm an einen Punkt konstanter Spannung, wie Erde oder Erde, angeschlossen wird . Eine einfache Abschirmung dieser Art ist jedoch gegen niederfrequente Magnetfelder - wie etwa magnetisches "Brummen" von einem nahegelegenen Transformator - nicht sehr effektiv . Eine geerdete Abschirmung an Kabeln, die mit 2,5 kV oder mehr betrieben werden, sammelt Kriechströme und kapazitive Ströme, schützt Personen vor elektrischem Schlag und gleicht die Belastung der Kabelisolierung aus.

Das koaxiale Design trägt dazu bei, die niederfrequente magnetische Übertragung und Aufnahme weiter zu reduzieren. Bei dieser Ausführung hat der Folien- oder Gitterschirm einen kreisförmigen Querschnitt und der Innenleiter liegt genau in seiner Mitte. Dies führt dazu, dass die durch ein Magnetfeld zwischen Schirm und Kernleiter induzierten Spannungen aus zwei nahezu gleichen Größen bestehen, die sich gegenseitig aufheben.

Ein Twisted Pair besteht aus zwei umeinander verdrillten Adern eines Kabels. Dies kann demonstriert werden, indem ein Ende eines Drahtpaares in eine Handbohrmaschine gesteckt und gedreht wird, während die Leitung mäßig gespannt wird. Wenn das Störsignal eine Wellenlänge hat, die im Vergleich zur Teilung des verdrillten Paares lang ist, entwickeln abwechselnde Leitungslängen entgegengesetzte Spannungen, die dazu neigen, den Effekt der Störung aufzuheben.

Brandschutz

Im Hochbau ist das Ummantelungsmaterial von Elektrokabeln eine potenzielle Brennstoffquelle für Brände. Um die Brandausbreitung zu begrenzen, können feuerhemmende Kabelbeschichtungsmaterialien oder Ummantelungen verwendet werden. Die Kunststoffabdeckung einiger metallummantelter Kabel kann bei der Installation abgezogen werden, um die Brennstoffquelle für Brände zu reduzieren. Anorganische Beschichtungen und Kästen um Kabel schützen die angrenzenden Bereiche vor der Brandgefahr durch ungeschützte Kabelummantelungen. Dieser Brandschutz fängt jedoch auch die durch Leiterverluste erzeugte Wärme zurück, daher muss der Schutz dünn sein.

Um einem Kabel Brandschutz zu verleihen, wird die Isolierung mit feuerhemmenden Materialien behandelt oder es wird eine nicht brennbare Mineralisolierung verwendet (siehe Mineralisoliertes kupferummanteltes Kabel ) .

Typen

Ein 250 V, 16 A Elektrokabel auf einer Rolle.

Codes und Farben

CENELEC HD 361 ist eine von CENELEC veröffentlichte ratifizierte Norm, die sich auf die Kennzeichnung von Drähten und Kabeln bezieht und deren Ziel es ist, Kabel zu harmonisieren. Das Deutsche Institut für Normung (DIN, VDE) hat eine ähnliche Norm herausgegeben (DIN VDE 0292).

Hybridkabel

Optische und elektrische Hybridkabel können in drahtlosen Outdoor-Fiber-to-the-Antenne (FTTA)-Anwendungen verwendet werden. In diesen Kabeln tragen die Lichtwellenleiter Informationen und die elektrischen Leiter werden verwendet, um Energie zu übertragen. Diese Kabel können in verschiedenen Umgebungen platziert werden, um Antennen zu bedienen, die an Masten, Türmen oder anderen Strukturen montiert sind. Es können lokale Sicherheitsvorschriften gelten.

Siehe auch

Verweise

Weiterlesen

  • RM Black, Die Geschichte elektrischer Drähte und Kabel , Peter Pergrinus, London 1983 ISBN  0-86341-001-4
  • BICC Cables Ltd, "Electric Cables Handbook", WileyBlackwell; London 3. Ausgabe 1997, ISBN  0-632-04075-0

Externe Links