Fehlergesteuerte Stromversorgungssysteme (auch bekannt als Class 4- oder Digital Electricity®-Systeme) tauchen immer häufiger in Diskussionen über Energieinfrastruktur und intelligentes Gebäudedesign auf. Sie verändern die Art und Weise, wie Gebäudeeigentümer, Betreiber und Planer über die Stromversorgung über große Entfernungen denken.
Doch mit wachsendem Interesse ist uns etwas aufgefallen: Die Kabel, die diese Systeme mit Strom versorgen, erhalten nicht die Aufmerksamkeit, die sie verdienen.
Diese Diskrepanz wurde bei einem kürzlich stattgefundenen TR-42-Treffen der TIA (Telecommunications Industry Association) deutlich, bei dem Mitglieder der Fault-Managed Power Alliance (FMPA) – darunter auch ich im Namen von Belden – ein System der Klasse 4 im Betrieb vorführten. Die Teilnehmer verließen die Veranstaltung mit einem soliden Verständnis davon, wie sich fehlergesteuerte Stromversorgung verhält und wodurch sie sich von der herkömmlichen Stromverteilung unterscheidet, doch eine große Frage blieb offen: Was ist mit dem Kabel?
In der Anfangszeit der Einführung der Klasse 4 (vor nur wenigen Jahren) war Belden einer der wenigen Hersteller. Wir bieten die entsprechenden Kabel an. Heute sieht die Landschaft jedoch anders aus.
Diese Kabel unterliegen der Norm UL 1400-2, die mittlerweile auch von ANSI anerkannt ist. Wenn Sie in der Datenbank von UL für zertifizierte Produkte nach DLPY suchen, finden Sie Seiten mit Herstellern, die Kabel produzieren, die mit den aktiven Komponenten in Systemen der Klasse 4 kompatibel sind. “” ’ Und diese Liste wird weiter wachsen.
Bei der Bewertung der Optionen für Kabel, die Strom zu fehlergesteuerten Stromversorgungssystemen transportieren, sind dies die wichtigsten Eigenschaften.
Was unterscheidet Kabel der Klasse 4 von anderen Kabeln?
Als Technologie, die zwischen strukturierter Verkabelung und Elektroinstallation angesiedelt ist, nutzt fehlergesteuerte Stromversorgung die gleichen Verdrahtungsmethoden wie Klasse 2 und Klasse 3. Das bedeutet, dass sowohl Integratoren mit beschränkter Energiebeschränkung als auch Elektrofachbetriebe sie installieren können, sofern sie die entsprechende Qualifikation besitzen.——’
Die in UL 1400‑2 für Klasse 4 definierten Kabeltypen sind jedem bekannt, der mit herkömmlichen strombegrenzten und Steuerkabeln gearbeitet hat.’ Sie weisen die gleichen Leistungsdaten und Temperatur-/Flammenanforderungen auf. Mit anderen Worten: Kabel der Klasse 4 sind lediglich eine neue Anwendung für Kabel, deren Installation Fachleute aus der Branche bereits beherrschen.
Es gibt jedoch bestimmte Eigenschaften, die diese Kabel aufweisen müssen, damit sie die Anforderungen an Reichweite und Zuverlässigkeit von fehlergesteuerten Stromversorgungssystemen erfüllen können.
1. Niedrige Kapazität für maximale Reichweite
Damit störungsgesteuerte Stromversorgungssysteme über große Entfernungen zuverlässig funktionieren, muss die Kabelkapazität niedrig sein. Hochkapazitive Konstruktionen können die von Klasse 4 geforderte Reichweite und das erforderliche Verhalten nicht gewährleisten, insbesondere bei mehradrigen Ausführungen.’ Sie können Signale verlangsamen oder verzerren und dadurch die maximale Reichweite verringern, die fehlergesteuerte Stromversorgungssysteme unterstützen.
Um dies zu erreichen, Kabel der Klasse 4 sollten so konstruiert sein, dass die Kapazität so gering wie möglich gehalten wird, ohne die Installation zu beeinträchtigen. Anstelle großer, generischer Mehrleiterbündel sollten Kabel paarweise angeordnete Leiter mit einer kontrollierten, leichten Verdrillung aufweisen (anders als das verdrillte Paar in herkömmlichen Kategorie-Kabeln). “” Dadurch bleiben die Leiterpaare eng gekoppelt und ein gleichmäßiger Abstand wird gewährleistet, um die Kapazität zwischen den Leitern zu minimieren und die Systemreichweite zu verbessern.
2. Geringer Widerstand für effiziente Stromversorgung
Für eine effiziente Energieversorgung benötigen fehlergesteuerte Stromversorgungssysteme auch einen niedrigen Widerstand. Das bedeutet, Spannung und Stromstärke entlang der gesamten Strecke innerhalb der erwarteten Bereiche zu halten. Bei hohem Widerstand steigen die Verluste und das System kann die Leistung nicht mehr so liefern, wie es konzipiert wurde.’ Um dieses Problem zu beheben, müssen Sie die Kabellängen verkürzen, die Leistungspegel verringern oder die Kompensation an der Quelle vornehmen.
Um den Widerstand zu reduzieren und gleichzeitig Kompromisse zu vermeiden, sollten Kabelleiter aus reinem Kupfer und nicht aus kupferummantelten Alternativen hergestellt werden. Dies entspricht den in UL 1400-2 genannten Widerstandsgrenzen, reduziert Spannungsabfälle und trägt dazu bei, dass das Kabel die vom System geforderte Leistung erbringt.
3. Leiterquerschnitte, die Entfernung und Leistung in Einklang bringen
Die Leitergröße bestimmt, wie gut ein Kabel den Kompromiss zwischen Entfernung und Widerstand bewältigt. Sind die Leiter zu klein dimensioniert, stößt man schnell an praktische Grenzen, die die Kabellänge und die am Ende der Leitung anschließbaren Geräte bestimmen.
Während UL 1400‑2 Kupferleiter zwischen 24 AWG und 6 AWG zulässt, lenken die Systemanforderungen die Konstrukteure naturgemäß eher in Richtung des größeren Bereichs. Kabel für fehlergesteuerte Stromversorgungssysteme basieren üblicherweise auf 16‑ oder 18‑AWG Leitern. Diese Größen entsprechen den Leitungslängen und Leistungspegeln, die fehlergesteuerte Stromversorgung in realen Anwendungen unterstützt.
4. Korrosionsbeständigkeit für zuverlässige Anschlüsse
Bei größeren Querschnitten beeinflusst die Leiterkonstruktion auch, wie einfach das Kabel zu installieren und anzuschließen ist. Massive Leiter mit einem Querschnitt von 16 oder 18 AWG sind so steif, dass das Verlegen und Anschließen schwierig ist. Um diesem Problem zu begegnen, sollten Kabel der Klasse 4 verwendet werden. Verwendung von Strandkonstruktionen um beim Einziehen flexibel zu bleiben und sauber in Schraubklemmen, Klemmenblöcken und Patchpanels zu landen.
Die Stränge sollten auch sein verzinnt, um Korrosion zu verhindern (Blankes Kupfer korrodiert mit der Zeit, wodurch der Kontaktwiderstand an den Anschlusspunkten zunimmt). Diese verzinnte Schicht sorgt für einen niedrigen und stabilen Kontaktwiderstand über die gesamte Lebensdauer der Anlage, sodass fehlergesteuerte Stromversorgungssysteme die Stromkreise ständig überwachen und genaue Messwerte an den Anschlusspunkten aufrechterhalten können.
Integration von fehlergesteuerten Stromversorgungskabeln in die Normen
Nachdem die Kabeleigenschaften für fehlergesteuerte Stromversorgungssysteme definiert und die UL-Zertifizierungsanforderungen festgelegt wurden, ist der nächste logische Schritt, diese Realität in den Normen für strukturierte Verkabelung widerzuspiegeln.
Die Einbeziehung von Class-4-Kabeln in die Normen würde Designern und Systemintegratoren eine Orientierungshilfe für die Planung und Installation geben: Sie wüssten, wo diese Kabel installiert werden können, auf welche Kabeleigenschaften zu achten ist und wie sie gestützt und geschützt werden sollten.
Genau darauf arbeitet Belden zusammen mit anderen Herstellern hin: TIA und BICSI dazu zu bewegen, strukturierte Verkabelung nicht nur für Daten, sondern auch für die Stromversorgung anzuerkennen. Das wäre ein wichtiger Schritt hin zur Etablierung von fehlergesteuerter Stromversorgung als Standardpraxis.
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