7 Schichten des Kupferkabelbaus: Warum jede Schicht wichtig ist
Wenn es darum geht, Energie oder Informationen von einem Ort zu einem anderen zu übertragen – seien es Daten, Video-, Audio- oder Steuersignale – erfolgt die Übertragung häufig über ein Kommunikationskabel aus Kupfer.
Kupferkabel sind eine markterprobte Technologie, die eine zuverlässige und kostengünstige Übertragung von Daten und Strom sowie eine einfache Terminierung ermöglicht.
Jede Schicht eines Kupferkabels ist wichtig, um Signale und/oder Strom dorthin zu transportieren, wo sie benötigt werden. Diese Schichten haben einen großen Einfluss darauf, wie gut Daten und Strom während der gesamten Lebensdauer des Kabels übertragen werden. Sie wirken sich auch auf Folgendes aus:
- Sicherheit hinsichtlich der Entzündung und Ausbreitung von Bränden sowie der Menge und Toxizität des freigesetzten Rauchs
- Ausfallzeiten und Systemleistung
- Die Fähigkeit eines Kabels, in rauen Umgebungen zu funktionieren
- Einfache Kabelinstallation
Jedes Kupferkabel besteht aus folgenden Schichten:
- Leiter, der die Signal- und/oder Stromübertragung ermöglicht
- Isolierung, die den Leiter schützt und von anderen Leitern trennt
- Ummantelung, die das Kabel schützt
Je nach Kabeltyp kann ein Kupferkabel auch die folgenden Schichten enthalten:
- Abschirmung, die Störungen verhindert, die die Signalübertragung stören könnten
- Panzerung, die einen physischen Schutz für das gesamte Kabel bietet
- Erdungsdraht, der als Erdungspfad dient
- Erdungskabel, das den Strom vom Stromkreis weg und in den Boden leitet
Hochleistungskabel werden aus hochwertigen Materialien in jeder Schicht hergestellt, was die Sicherheit und die Betriebszeit erhöht. Dieses Leistungsniveau ist entscheidend, wenn Sie den ROI Ihrer Systeme und Technologien optimieren wollen.
Der Leiter: im Mittelpunkt
In der Mitte des Kabels befindet sich der Leiter eines Kupferkabels, der von den anderen Schichten geschützt wird. Er überträgt Datensignale und/oder Strom von Punkt A nach Punkt B.
Es gibt zwei Arten von Leitern, die berücksichtigt werden müssen: Massivleiter und Mehrdrahtleiter. Sie unterscheiden sich in Aufbau und Leistung.
Massive Leiter bestehen aus einem einzigen Runddraht, sind kostengünstig herzustellen und können blank oder mit Metall beschichtet sein. Sie werden in der Regel in permanenten Anwendungen verwendet, da sie sich nicht so leicht biegen lassen. Massivleiter können auch mehr Strom aufnehmen als Litzendrähte gleichen Durchmessers.
Verseilte Leiter bestehen aus Litzen aus verdrillten oder verseilten Kupferdrähten. Aufgrund ihrer Konstruktion haben sie eine längere Lebensdauer und sind biegesteif. Dadurch sind sie flexibler als feste Leiter und können leichter um Hindernisse herumgeführt und in engen Räumen installiert werden.
Die Isolierung: Absicherung der Signalübertragung
Die innere Isolierung eines um Leiter gewickelten Kupferkabels befindet sich zwischen den Leitern und der Abschirmung (falls vorhanden) oder der Ummantelung. Diese Isolierung wird bei Kabeln mit Hochfrequenz-Leistungsparametern als „Dielektrikum“ bezeichnet.
Sie schützt den Leiter vor Umwelteinflüssen und elektrischen Strömen und ist eine wesentliche Komponente zur Gewährleistung der Datenübertragung bei hohen Frequenzen, wobei sie eine wichtige Rolle bei der Vermeidung kapazitiver Verluste spielt. Außerdem werden die Leiter voneinander getrennt, um elektrische Störungen zu reduzieren. Sie schützt nicht vor elektromagnetischen Interferenzen (EMI).
Für Kupferkabel werden zwei Arten von Isolierungen verwendet: Thermoplaste (PVC, Nylon, PE, PP, LSZH usw.) und Duroplaste (XLPE, EPR usw.), die auch als vernetzte Materialien bezeichnet werden. Wo das Kabel installiert wird und in welcher Umgebung es betrieben werden soll, hilft bei der Bestimmung der besten Art der Isolierung.
Wo das Kabel installiert wird und in welcher Umgebung es betrieben werden soll, hilft bei der Bestimmung der besten Art der Isolierung.
Im Vergleich zur thermoplastischen Isolierung hat die Duroplast-Isolierung eine höhere Temperatureinstufung. Dadurch kann sie haltbarer werden, da sie gegen Risse, Abrieb, Korrosion und Wasser beständig ist.
Die thermoplastische Isolierung wird beim Erhitzen weich.
Die Abschirmung: Schutz vor Störungen
Bei einem Kupferkabel ist die Abschirmung eine metallische Schicht, die den oder die Leiter umgibt. Nicht alle Kupferkabel sind abgeschirmt. Um den Wirkungsgrad des Kabels zu optimieren und eine zuverlässige Signalübertragung zu gewährleisten, werden Signalstörungen durch externe Quellen begrenzt. Außerdem wird verhindert, dass das Kabel zu einer Störquelle für in der Nähe befindliche Systeme oder Komponenten wird. Bei Kupferkabeln, die hochfrequente Signale übertragen oder mehrere Leiter haben, werden Innen- und Einzelabschirmungen verwendet.
Bei Kupferkabeln gibt es zwei Arten der Abschirmung: Folien- und Geflechtabschirmung. Einige Kabel verwenden beides, um sowohl niederfrequente als auch hochfrequente elektromagnetische Störungen abzuschirmen.
Folienabschirmungen bestehen häufig aus einer dünnen, leichten Aluminiumschicht. Kupferfolie wird zwar manchmal verwendet, ist aber teurer. Belden verwendet Aluminium- und Polyethylenverbindungen, um die Haltbarkeit zu verbessern. Im Vergleich zu einer geflochtenen Abschirmung können Folienabschirmungen kostengünstiger sein. Sie eignen sich am besten zum Schutz vor RFI und EMI bei höheren Frequenzen.
Geflochtene Abschirmungen bestehen aus Kupfer- oder Aluminiumlitzen (je nach Kabel), die miteinander „verflochten“ sind, um eine hervorragende mechanische Festigkeit zu bieten und Biegungen standzuhalten. Eine geflochtene Abschirmung schützt am besten vor niederfrequenten EMI.
Einige Kabel verwenden beide Typen, um sich vor nieder- und hochfrequenten EMI zu schützen.
Der Erdungsdraht: Sicherstellung der ordnungsgemäßen Erdung in abgeschirmten Systemen
Abgeschirmte Kupferkabel verfügen über einen Erdungsdraht, um eine ordnungsgemäße Erdung in einem abgeschirmten System zu gewährleisten. In diesen Fällen trennt der Erdungsdraht einen Stromkreis von der Abschirmung und leitet elektrische Störungen aus dem Stromkreis zur Erde ab. Erdungsdrähte bestehen in der Regel aus verzinntem Kupfer und sind so ausgelegt, dass eine gute Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit gewährleistet ist.
Ob ein Kupferkabel geerdet werden muss, hängt von Faktoren wie der Wahrscheinlichkeit von Störsignalen und davon ab, ob das Kabel in der Nähe von Starkstromkabeln oder anderen Quellen elektromagnetischer Störungen verläuft.
Der Erdungsdraht: für elektrische Sicherheit
Einige Kabel verfügen über ein Erdungskabel, d. h. einen speziellen Leiter, der elektrische Systeme mit der Erde verbindet und einen sicheren Weg für die Ableitung von überschüssigem Strom bietet. Beispielsweise verfügen Mehrleiterkabel manchmal über einen Erdungsdraht, um Rauschen zu minimieren und die Signalqualität zu verbessern.
Die Panzerung: Vermeidung physischer Kabelschäden
Einige Kupferkabel verfügen über eine zusätzliche Schutzschicht, die als Panzerung bezeichnet wird und um das Kabel gewickelt ist, um sie vor physischen Schäden durch Quetschen oder Abrieb zu schützen. Panzerungen werden oft aus Stahl oder Aluminium hergestellt.
Die Panzerung wird zu einer Priorität, wenn Kupferkabel in rauen Umgebungen installiert werden, in denen das Risiko einer physischen Beschädigung besteht (z. B. ein Gabelstapler, der darüber fährt, etwas Schweres, das darauf fällt, oder ein Nagetier, das es durchkaut).
Die Ummantelung: Sie schützt alles, was drinnen ist
Die Kabelummantelung dient mehreren Zwecken. Sie erhält die innere Struktur des Kabels und schützt es vor Umwelteinflüssen. Sie hilft auch, die Ausbreitung von Feuer und die Freisetzung von Rauch zu verhindern.
Die Ummantelung verhindert Verschleiß und Beschädigung und bietet einen Puffer zwischen Abschirmung und Außenleitern.
Die Ummantelungen können so konzipiert sein, dass sie bestimmten Umweltfaktoren wie Öl, Sonnenlicht und Feuchtigkeit standhalten, und unterschiedliche Brandschutzklassen aufweisen.
Eine Kabelummantelung verrät Ihnen auch alles, was Sie über das Kabel wissen müssen: wo es installiert werden kann, wer es hergestellt hat und wie einfach es zu handhaben ist (je nach Stärkegröße).
Ähnlich wie bei der Isolierung eines Kupferkabels gibt es zwei Haupttypen von Kabelummantelungsmaterial, die in Betracht gezogen werden sollten:
- Thermoplastische Kunststoffe (PVC, FEP, LSZH usw.)
- Duroplaste (CPE, EPR, etc.)
Das Material der Kabelummantelung sollte je nach Anwendung und Installationsort des Kabels ausgewählt werden.
Kupferkabel für alle Arten von Verbindungen
Diese sieben Schichten müssen zusammenarbeiten, um ein leistungsstarkes Kupferkabel zu schaffen. Schon ein minderwertiges Material kann sich negativ auf die Leistung Ihres Kabels auswirken.
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