Auswahl eines Dirigenten

Bei der Auswahl des richtigen elektrischen Leiters müssen Leiterquerschnitt, Litzenaufbau, Material, Strombelastbarkeit, Spannungsabfallverhalten, Flexibilität und mechanische Festigkeit auf die jeweilige Anwendung abgestimmt werden. In diesem Leitfaden wird erläutert, wie sich jeder dieser Faktoren auf die Leistung und die Auswahl des Leiters auswirkt.

So wählen Sie den richtigen Leiter für Ihre Anwendung aus

Bei der Konstruktion selbst des einfachsten isolierten Kabels müssen mehrere entscheidende Faktoren berücksichtigt werden. Dazu gehören die Temperaturbeständigkeit, die Nennspannung, der Gleichstromwiderstand, die Isolationseigenschaften, der Gesamtdurchmesser, die erforderliche Flexibilität sowie die physikalischen Eigenschaften des Leiters wie Zugfestigkeit, Spannungsabfall, Leitfähigkeit und Gewicht. Darüber hinaus können auch bestimmte elektrische Eigenschaften wie die dielektrischen Eigenschaften des Isoliermaterials von Bedeutung sein.

Wichtige Faktoren bei der Auswahl eines isolierten Leiters

Die Auswahl des geeigneten isolierten Leiters erfordert die sorgfältige Abwägung zahlreicher Faktoren, insbesondere solcher, die sich auf die Größe, die Verseilung und die Materialzusammensetzung des Leiters beziehen.

Grundlagen zur Leiterquerschnittsbestimmung

Leiterquerschnitt: Der Querschnitt eines Leiters ist von entscheidender Bedeutung und wird in erster Linie durch die Anforderungen an den Gleichstromwiderstand, die Strombelastbarkeit und die Bruchfestigkeit bestimmt.

Drahtstärke: In den USA und Kanada wird das American Wire Gauge (AWG)-System zur Angabe von Drahtstärken verwendet. Ein wichtiger Aspekt bei der Berechnung der geeigneten AWG-Stärke ist die Sicherstellung, dass die Querschnittsfläche in Mil (CMA) den von Organisationen wie ASTM (American Society for Testing and Materials), UL, CSA und SAE festgelegten Normen entspricht. Mit steigender Gauge-Zahl nimmt der Drahtdurchmesser ab.

Circular Mil Area (CMA): Die Größe lässt sich auch anhand der Circular Mil Area ausdrücken, einer rechnerischen Abkürzung zur Bestimmung der Querschnittsfläche eines Runddrahts. So entsprechen beispielsweise 500 MCM (tausend Circular Mil) 133 Einzeldrähten mit einer Gesamtfläche von etwa 500.000 Circular Mil.

Umrechnung in metrische Maße: Zur Orientierung: Die metrischen Entsprechungen der AWG-Größen reichen von 0,08 mm² für 28 AWG bis zu 500 mm² für 1000 MCM.

Metrisches Äquivalent von AWG

 

Ein Blick auf die Litzenverlegung bei Leitern

Litzenleiter: Litzenleiter wurden entwickelt, um die Steifigkeit von Massivleitern zu überwinden. Sie bestehen aus Drähten mit kleinerem Querschnitt, die zu einem größeren Leiter gebündelt oder umwickelt sind. Der Querschnitt von Litzenleitern wird häufig durch die Gesamtgröße in Kombination mit dem Querschnitt der einzelnen Litzen angegeben. Ein 16-AWG-26/30-Leiter besteht beispielsweise aus 26 Litzen mit einem Querschnitt von 30 Gauge.

Auswahl des richtigen Leitermaterials

Kupfer: Kupfer, ob blank oder verzinnt, ist aufgrund seiner hervorragenden Leitfähigkeit, Duktilität und thermischen Eigenschaften das am häufigsten verwendete Material für Leiter.

Aluminium: Aluminium ist eine weitere Option, die ähnliche Eigenschaften wie Kupfer aufweist, beispielsweise Duktilität und Formbarkeit. Allerdings beträgt seine Leitfähigkeit nur 61 % derjenigen von Kupfer, sodass größere Drahtdurchmesser erforderlich sind, um die gleiche Strombelastbarkeit zu erreichen. Aufgrund seiner Einschränkungen, darunter eine geringere Biegefestigkeit, Schwierigkeiten beim Löten und Korrosionsgefahr bei Kontakt mit anderen Metallen, wird Aluminium in OEM-Anwendungen seltener eingesetzt.

Bronze oder kupferbeschichteter Stahl: Diese Werkstoffe kommen in Anwendungen zum Einsatz, die eine hohe Zugfestigkeit erfordern, wie beispielsweise bei Koaxialkabeln oder Spezialkabeln.

Hochfeste Legierungen: Wenn sowohl Festigkeit als auch Flexibilität von entscheidender Bedeutung sind, werden hochfeste Kupferlegierungen wie Cadmium-Chrom-Kupfer, Cadmium-Kupfer und Chrom-Kupfer bevorzugt. Diese Legierungen sind zwar teurer, ermöglichen jedoch erhebliche Abmessungs- und Gewichtsreduzierungen bei gleichzeitiger Beibehaltung einer hohen Bruchfestigkeit und einer längeren Lebensdauer unter Biegebelastung.

Um den richtigen Leiter auszuwählen, muss man das Zusammenspiel zwischen Leiterquerschnitt, Litzenaufbau und Material verstehen. Durch die Berücksichtigung dieser Faktoren können Sie sicherstellen, dass Ihre Draht- und Kabelanwendungen die erforderlichen Leistungsanforderungen erfüllen – sei es für den täglichen Gebrauch oder für spezielle industrielle Anforderungen.