Das richtige Kabel für eine industrielle Anwendung: Auswahl und Verwendung für erfolgreiche Designs

Zur Verfügung gestellt von Nordamerikanische Fachredakteure von Digi-Key

Das industrielle Internet der Dinge (IIoT) erfordert hochwertige Kabel, um Daten, Befehle und Strom zwischen Industriemaschinen sowie zwischen Fertigungshallen, IT und Cloud zu übertragen. Die Konnektivität in der Fertigung erfordert aufgrund von physikalischen und elektrischen Gefahren sowie der Umgebungsbedingungen jedoch enorme Sorgfalt bei der Auswahl und beim Verlegen der Kabel. Häufig müssen die Entwickler widersprüchliche Vorgaben hinsichtlich Leistung und Kosten gegeneinander abwägen.

Dieser Artikel behandelt die Herausforderungen, die industrielle Umgebungen und das IIoT an die Verkabelung stellen. Außerdem geht er auf die Unterschiede zwischen COTS- (Commercial Off-The-Shelf, seriengefertigte Produkte) und industriellen Verkabelungslösungen ein. Anschließend zeigt er, wie die Angabe des richtigen Kabels die Leistung steigern und die Gesamtkosten (TCO), eine wichtige Kennzahl in der IIoT-Planung, senken kann.

Zwei Anwendungen werden betrachtet: einmal die Verkabelung eines frequenzvariablen Antriebs (VFD, Variable Frequency Drive) sowie ein industrielles Ethernet-Netzwerk. Diese Beispiele wurden gewählt, weil sie unterschiedliche Aspekte der Kabelnutzung in Fabriken beleuchten, nämlich den Betrieb mit hoher Leistung sowie Highspeed-Datennetzwerke.

Industrielle Umgebungen – der Feind aller Kabel

Industrieanlagen umfassen Fertigungseinrichtungen, Öl- und Gasaufbereitungsanlagen, Kohlengruben, Abwasseraufbereitungsanlagen und Transportsysteme wie Tunnel und U-Bahnen. Diese Umgebungen stellen hohe Anforderungen an die verwendeten Kabel. Unter anderem sind sie dort Gefahren wie Chemikalien, UV-Licht, Feuchtigkeit, Stößen, Temperaturextremen und Vibrationen ausgesetzt (Abbildung 1). Gleichzeitig müssen die Kabel die Signalintegrität gewährleisten und Signalverluste sowie die Auswirkungen von EMI minimieren.

Grafik: industrielle Kabel und die zahlreichen Gefahren, denen sie ausgesetzt sind

Abbildung 1: Industrielle Kabel müssen selbst angesichts der zahlreichen Gefahren in Fabrikanlagen die Signalintegrität aufrechterhalten. (Bildquelle: Belden)

Ausfälle können die Sicherheit des Bedieners gefährden sowie Qualitätsprobleme und enorme Kosten verursachen. Jeder Produktionsausfall kann pro Minute Tausende von Euro kosten.

In Fabrikanlagen sind Kabel mechanischen Gefahren wie Stößen, Abrieb, Erschütterungen, Zugkräften und Vibrationen ausgesetzt. Darüber hinaus sind viele Industrieanwendungen kontinuierlich in Bewegung. Mehrachsige Werkzeugmaschinen, Roboter, Windkraftanlagen, Bestückungsmaschinen, automatische Handling-Systeme und Fördersysteme sind einige wenige Beispiele hierfür. Kabel für solche Anwendungen müssen für Hunderttausende von Zyklen wiederholten Biegungen standhalten können.

Weitere Gefahren stellen eindringende Feuchtigkeit, Chemikalien und Staub dar. In vielen Branchen kommen aggressive Chemikalien zum Einsatz und die Kabel müssen ihnen ohne Leistungseinbußen über einen längeren Zeitraum hinweg ausgesetzt werden können. In der Lebensmittel- und Getränkeverarbeitung etwa müssen die Anlagen regelmäßig mit Hochdruckwasser und ätzenden Chemikalien gereinigt werden, um strenge Hygienevorschriften einzuhalten. Bei hierfür ungeeigneten Kabeln können Flüssigkeiten in die Leiter eindringen.

Industrieverkabelungen sind sowohl in Innenräumen als auch in Außenbereichen häufig den Elementen ausgesetzt. Hieraus ergeben sich Gefahren durch extrem hohe und niedrige Temperaturen, UV-Strahlung (Sonnenlicht), Feuchtigkeit und sogar Nagetiere oder Baumwurzeln können den Kabeln gefährlich werden.

Das elektrische Umfeld in Industrieanlagen umfasst Starkströme, Hochspannungen, unzureichende Erdung sowie elektromagnetische Störungen durch Lichtbogenschweißgeräte, Hochöfen und HLK-Anlagen. Bei der Aufrüstung von Fabrikanlagen können Platzbeschränkungen dazu führen, dass Kabel in der Nähe von Rauschquellen wie Motoren und Generatoren verlegt werden müssen.

Vergleichen Sie jetzt die oben angesprochenen Gefahren in Industrieanlagen mit denen einer typischen kommerziellen Umgebung. Kommerzielle Installationen wie Büro-, Server- und Wohnbereiche werden üblicherweise über HLK-Systeme klimatisiert, wodurch für eine konstante Temperatur und einen gleichbleibenden Feuchtigkeitsgrad gesorgt ist. Ein Großteil der Infrastrukturverkabelung befindet sich in dem Freiraum oberhalb der Deckenplatten (dem Plenum) oder verläuft in Wänden, wo sie über Jahre hinweg unberührt verbleiben kann. Kommerzielle Umgebungen sind in der Regel frei von Feinstaub, Flüssigkeiten und Temperaturextremen. Auch Chemikalien oder UV-Strahlung sind kommerzielle Kabel in der Regel nicht ausgesetzt.

COTS-Kabel sind für die Bedingungen ausgelegt, unter denen sie verwendet werden. In industriellen Anwendungen führt ihre Verwendung daher zu einer hohen Ausfallrate, Produktionsausfällen, Kostensteigerungen und Beeinträchtigungen der Sicherheit. Ein Vergleich beider Kabeltypen anhand einer Reihe von Standardtests zeigt die bessere Leistung der industrietauglichen Produkte (Abbildung 2).

Prüfung Zusammenfassung der Prüfung Ergebnisse: kommerzielles Kabel Ergebnisse: industrielles Kabel
Abrieb Kabel wurden über eine Schleifwalze gespannt und anschließend zyklisch vor- und zurückbewegt Versagen nach 25 Zyklen (Mantel gebrochen, Leiter sichtbar) Leiter weiterhin geschützt (Armierung)
Kaltbiegen (UL 444) Kabel abgekühlt auf Temperatur und anschließend unter Spannung um 3-Zoll-Stange gewickelt; Test bei -80 °C, -60 °C und -40 °C Versprödung mit sichtbaren Rissen Keine sichtbaren Schäden
Kaltschlagen (UL 444) Gewicht durch Rohr fallen lassen: Aufprallenergie von 2,7 Joule; Schrittweises Absenken der Temperatur Versagen bei -20 °C Versagen bei -70 °C mit entsprechender Temperaturummantelung
Druck Mit Platte (2“ x 2“) auf Kabelsegment drücken: Kraft bei Überwachung der Leistung erhöhen Versagen bei 400 lbs Versagen bei 2250 lbs (Armierung)
Schnitt (CSA C22.2) Meißelspitze mit zunehmender Kraft auf Kabel absenken, bis es zum Kurzschluss kommt Versagen bei 92 lbs (aufgebrachte Kraft) Versagen bei 1048 lbs (aufgebrachte Kraft)
Hohe Temperatur Kabel einer Temperatur von +60 °C aussetzen und Leistung im Vergleich zur Umgebungstemperatur (20 °C) testen Erhöhte Dämpfung bei +60 °C würde keine Übertragungsstrecke von 100 Metern unterstützen Auch bei +60 °C weiterhin eine Übertragungsstrecke von 100 Metern möglich
Ölbeständigkeit (UL 1277) Eintauchen in Öl für 60 Tage, +125 °C Anzeichen einer Verschlechterung von Zugeigenschaften und Dehnung Keine Anzeichen einer Verschlechterung
UV-Exposition (ASTM G154) Exposition mit fluoreszierendem Licht für 720 Stunden Verfärbung, Vorstufe der Verschlechterung Keine Beschädigung
Wasserimmersion Sechsmonatiger Test, wiederkehrende Prüfung Zunehmende Dämpfung und Verschlechterung Leichte Dämpfung, Übertreffen der Cat5e-Spezifikationen nach 6 Monaten

Abbildung 2: Industrietaugliche Kabel bieten bei denselben Prüfungen eine bessere Leistung. (Bildquelle: Belden)

Aufbau eines Kabels

Ein Kabel setzt sich aus mehreren Hauptkomponenten zusammen, die zu seiner Gesamtleistung beitragen (siehe Abbildung 3). Diese sind:

  • Kabelleiter
  • Kabelisolierung und -mantel
  • EMI-Abschirmung

Bild: verschiedene industrielle Cat5e-Ethernet-Kabel aus der DataTuff-Reihe (zum Vergrößern klicken)

Abbildung 3: Eine Auswahl verschiedener industrieller Cat5e-Ethernet-Kabel aus der DataTuff-Reihe zeigt einige der Designverbesserungen, die für mehr Zuverlässigkeit und Leistung sorgen. (Bildquelle: Belden)

Kabelleiter

Es gibt zwei Arten von Drähten, die üblicherweise zur Übertragung von Strom und elektrischen Signalen über Kabel verwendet werden: Volldraht und Litzendraht. Jede davon verfügt über ihre eigenen Merkmale.

Wie der Name bereits sagt, besteht der Leitungsweg bei einem Vollkabel aus einem einzelnen Draht (meistens aus Kupfer). Im Allgemeinen sind Vollkabel kostengünstiger als Litzenkabel und haben für den gleichen Strom einen kleineren Durchmesser. Sie bieten hervorragende elektrische Leistungsmerkmale mit geringerem Widerstand, sind jedoch nicht besonders flexibel. Für sich bewegende Maschinen wie etwa in der Robotik sind Vollkabel daher weniger geeignet.

Bei einem Litzenkabel bestehen die Leiter aus vielen Fasern, die zu einem dickeren Draht verflochten sind. Durch ihre Flexibilität eignen sich Litzenkabel sehr gut bei Vibrationen oder für Anwendungen, bei denen die Kabel häufig gebogen werden.

Leiterisolierung und Kabelmäntel

Die zur Ummantelung der Leiter verwendeten Kunststoffe dienen nicht nur der Isolierung, sondern sie fungieren auch als Dielektrika. Ihre Dielektrizitätszahl und der dielektrische Verlustfaktor wirken sich auf die Signalübertragung aus (Abbildung 4). Insbesondere die Dielektrizitätszahl gibt die Fähigkeit des Kabels zur Speicherung elektrischer Energie an. Sie ist eine Funktion der Geschwindigkeit, mit der sich die Energie durch die Isolierung bewegt. Der dielektrische Verlustfaktor ist ein Maß für die Rate, mit der Energie an das Dielektrikum abgegeben (davon absorbiert) wird. Eine Verringerung eines dieser Parameter verbessert die Signalübertragung.

Isolierungsart Spezifisches Gewicht Dielektrizitätszahl Dielektrischer Verlustfaktor Durchgangswiderstand (Ohm-cm) Durchschlagsfestigkeit (Volt/Mil) Entflammbarkeit Temperaturbereich (°C)
PVC (Standard) 1,25–1,38 4–6 0,06–0,10 1011 800–900 Gut -20 bis +80
PVC (Premium) 1,38 3–5 0,080–0,085 1012 800–900 Gut -55 bis +105
Polyethylen 0,92 2,27 0,0002 >1016 1200 Schlecht -60 bis +80
Polypropylen 0,90 2,24 0,0003 >1016 850 Schlecht -60 bis +80
Zellpolyethylen 0,50 1,5 0,0002 500 Schlecht -60 bis +80
Schwer entflammbares Polyethylen 1,30 2,5 0,0015 >1016 1000 Ausreichend -60 bis +80
FEP (oder TFE) 2,15 2,1 0,0007 >1018 1200 Ausgezeichnet -70 bis +200 (oder +260)
Zell-FEP 1,2 1,4 0,0007 500 Gut -70 bis +200

Abbildung 4: Vergleich der Eigenschaften für gebräuchliche Kabelisolierungen. Eine niedrigere Dielektrizitätszahl und ein geringerer dielektrischer Verlustfaktor ermöglichen eine bessere Signalübertragung. (Bildquelle: Texas Instruments)

In vielen industriellen Kabeln werden die Leiter mit Abschirmungen versehen, um elektrisches Rauschen zu verringern und als Schutz vor elektromagnetischen Störungen. Die geflochtene Abschirmung und die Folienabschirmung kommen hierbei am häufigsten zum Einsatz. Die Folienabschirmung bietet eine 100 %ige Abdeckung, ist jedoch schwer zu terminieren. Außerdem stellt ihr relativ hoher Widerstand einen schlechten Erdungspfad dar. Eine Abschirmung aus Kupfergeflecht bietet zwar nur eine Abschirmung von 60 % bis 85 %, ihre größere Masse bietet jedoch eine bessere Leitfähigkeit und ermöglicht eine einfachere Terminierung mit einem guten Erdungsanschluss.

In anspruchsvollen Umgebungen mit starken EMI-Interferenzen kann eine kombinierte Abschirmung (Folie/Geflecht) für maximalen Schutz sorgen. So hat beispielsweise Alpha Wire Kabel im Angebot, die sowohl über eine dreifache Folienabschirmung (Aluminium/Polyester/Aluminium) als auch eine Abschirmung aus verzinntem Kupfergeflecht verfügen (Abbildung 5).

Diagramm: Folienabschirmung, Abschirmung aus Kupfergeflecht oder Aluminium-Polyester-Aluminium-Folienabschirmung

Abbildung 5: Eine Abschirmung kann aus einer Folienabschirmung (unten), einer Abschirmung aus Kupfergeflecht (Mitte) oder für bessere Leistungsmerkmale aus einer kombinierten Aluminium-Polyester-Aluminium-Folienabschirmung mit einer zusätzlichen Abschirmung aus verzinntem Kupfergeflecht (oben) bestehen. (Bildquelle: Alpha Wire)

Der Kabelmantel schützt die Leiter während der Installation und der Lebensdauer des Kabels vor einer Beschädigung durch mechanische Beanspruchung, Feuchtigkeit und Chemikalien. Der Mantel kann außerdem die Flammfestigkeit verbessern, vor UV-Strahlung schützen und die Installation erleichtern.

Kabel mit Armierung schützen die Drähte und verhindern Beschädigungen durch Druck. Zur Armierung werden unter anderem Aluminiumbänder und Drahtummantelungen aus verzinktem Stahl verwendet. Ein Panzerkabel kann um das Metall herum außerdem einen Mantel aus PVC oder einem ähnlichen Material haben, der Kabel und Armierung vor ätzenden Dämpfen und Feuchtigkeit schützt.

Für Standardkabel sowie für Kabel, die für eine Erdverlegung, den Einsatz im Freien, Benzinbeständigkeit, hohe Biegefähigkeit oder den Betrieb bei hohen und niedrigen Temperaturen optimiert sind, werden unter anderem Aluminium- oder Stahlbänder verwendet.

Viele Hersteller bieten bei Hochleistungskabeln außerdem zusätzliche proprietäre Funktionen. Bei den industriellen Cat5e-Ethernet-Kabeln aus der DataTuff-Reihe von Belden beispielsweise kommt die patentierte Bonded-Pair-Konstruktion des Unternehmens zum Einsatz, die Lücken zwischen den Leiterpaaren schließt, um so für eine gleichbleibend zuverlässige elektrische Leistungsfähigkeit zu sorgen.

Anwendungsbeispiel: Ethernet-Netzwerke

Ethernet-Lösungen kommen in Fertigungshallen bereits seit vielen Jahren zum Einsatz. Seit Kurzem sind sie jedoch auch in Hochspannungs-Maschinensteuerungsanwendungen (>600 Volt) anzutreffen, bei denen Sicherheit eine der primären Designüberlegungen darstellt. Obwohl sie keine Hochspannungen übertragen, gelten für die in diesen Anwendungen verwendeten Steuerkabel dennoch die Anforderungen des National Electrical Code (NEC), was eine vermehrte Verfügbarkeit von 600-Volt-Ethernet-Kabeln zur Folge hat.

Die Kabel der Flamar-Reihe von Molex sind hierfür ein gutes Beispiel. Diese für die industrielle Automatisierung konzipierten Kabel eignen sich für 600 Volt und werden in Versionen für allgemeine Steuerungsanwendungen, Servomotor-Steuerungen und Netzwerke angeboten. Die Kabel sind beständig gegenüber Schweißschlacke, ölbeständig, vereinbar mit den Ecolab-Standards für Lebensmittelhygiene und entsprechen dem Compliance-Standard II für Ölbeständigkeit der Underwriters Laboratories (UL).

Für Kabel, die in der Telekommunikation verwendet werden, gelten eigene Umweltstandards (ANSI/TIA-1005-A), die Industriebetriebe abdecken. Der Standard definiert vier umweltbezogene Klassifizierungen, die in der sogenannten MICE-Matrix (Mechanical, Ingress, Climatic/Chemical, Electromagnetic) erfasst werden. Die Klassifizierungen werden für jede Kategorie nach dem Schweregrad bewertet: 1, 2 oder 3. Die Umweltklassifizierung für ein Geschäftsgebäude lautet üblicherweise M1I1C1E1. Die anspruchsvollste Umweltklassifizierung gemäß diesem Standard lautet M3I3C3E3.

Bei der Wahl zwischen Kabeln, die nominell den höchsten Anforderungen genügen (z. B. Cat5e-Ethernet-Kabel), sollten Entwickler die Kabelspezifikationen sorgfältig vergleichen. Häufig stehen mehrere Kabel zu unterschiedlichen Preisen zur Auswahl, die den höchsten Anforderungen der Anwendung scheinbar genügen. Bei genauerem Hinsehen können aus den Spezifikationen jedoch die entsprechenden Unterschiede herausgelesen werden.

Bei den Kabeln 7928 und 7939 von Belden etwa handelt es sich um DataTuff-Kabel mit 8 Leitern, die beide für den industriellen Cat5e-Betrieb geeignet sind. Bei den empfohlenen Anwendungsbereichen gibt es jedoch Unterschiede. Das liegt daran, dass das 7928 aufgrund geringfügiger Unterschiede bei der Konstruktion Leistungsvorteile gegenüber dem 7939 bietet. Diese Unterschiede machen das Kabel jedoch auch teurer in der Herstellung (Tabelle 1).

Spezifikation 7939 7928
Leiter Litzenkabel, Kupfer (7 x 32) Vollkabel, Kupfer (0,02 Zoll)
Isolierung Polyvinylchlorid (PVC) Fluorethylenpropylen (FEP)
Material Außenschirm Aluminium-Polyester-Band Entfällt

Tabelle 1: Bei den Kabeln 7939 und 7928 von Belden handelt es sich um Cat5e-DataTuff-Kabel mit 8 Leitern, wobei das 7928 aufgrund geringfügiger Unterschiede leichte Leistungsvorteile aufweist. (Datenquelle: Belden)

Die FEP-Isolierung des 7928 ermöglicht im Vergleich zur PVC-Isolierung des 7939 den Betrieb bei höheren Temperaturen. Der Vollkupferleiter des 7928-Kabels bietet einen besseren Gleichstromwiderstand pro Meter sowie eine sehr viel niedrigere maximale Kapazität pro Meter im Vergleich zum Litzenleiter des 7939. Aufgrund dieser Unterschiede bei den elektrischen Eigenschaften weist das 7928-Kabel eine geringere Verzögerung und einen höheren Verkürzungsfaktor auf.

Auch die Leistungsspezifikationen für hohe Frequenzen unterscheiden sich. Das 7928-Kabel eignet sich für bis zu 350 Megahertz (MHz), das 7939-Kabel hingegen lediglich für 100 MHz. Auch bei niedrigeren Frequenzen bietet das 7928-Kabel mehr Leistung

Trotz der eindeutigen Leistungsunterschiede gibt es auch Unterschiede bei den Kosten. Beide Kabel mögen den grundlegenden Spezifikationen für eine bestimmte Anwendung genügen, wobei die hochwertigere Version jedoch für mehr Leistung und Zuverlässigkeit im Betrieb sorgt.

Anwendungsbeispiel: VFD-Kabel

Motoren wandeln elektrische Energie in mechanische Bewegung um und sind schon seit Jahrzehnten fester Bestandteil in Industriebetrieben. Motoren gibt es in den unterschiedlichsten Ausführungen, z. B. als Gleichstrommotoren mit und ohne Bürste, als Wechselstrommotoren oder als Schrittmotoren, von denen jede über eigene Leistungs- und Antriebsmerkmale verfügt.

Merkmale einer VFD-Impulsfolge

Ein VFD ermöglicht die präzise Drehzahl- und Drehmomentsteuerung eines Wechselstrommotors per Pulsweitenmodulation (PWM). VFDs sind in Fertigungsprozessen weit verbreitet. Die Eigenschaften des geschalteten Antriebssignals setzen für bestmögliche Leistung und eine lange Lebensdauer jedoch höchste Sorgfalt bei der Wahl des passenden Kabels voraus. Beispiele für diese Eigenschaften:

  • Stehende Wellen: Ein VFD-Kabel hat eine Impedanz von etwa 85 bis 120 Ohm (Ω).Die Impedanz eines VFD-Motors hingegen ist mit üblicherweise mehreren hundert Ohm jedoch höher. Wenn die PWM-Impulsfolge auf die höhere Impedanz des Motors trifft, wird ein beträchtlicher Teil der Energie reflektiert. Diese stehende Welle verstärkt die Spannung auf dem Kabel um den Faktor zwei oder drei, was eine Verschlechterung der Isolierung und eventuell ein Versagen des Kabels zur Folge hat.
  • Koronaentladung: Die Luft zwischen den Leitern wird durch das starke elektrische Feld, das die Leiter umgibt, ionisiert. Hierdurch wird eine Energieentladung verursacht. Koronaentladungen beeinträchtigen die Isolierung des Kabels und beschädigen die Abschirmung. Außerdem können sie die Antriebselektronik beschädigen, Strom vergeuden und sogar genügend Wärme erzeugen, um die Isolierung zum Schmelzen zu bringen.
  • Klirrfaktor: Jedes Signal enthält Energie entsprechend seiner Betriebsfrequenz plus die Energie gemäß einem Vielfachen dieser Frequenz (Oberwellen), was zu einer Signalverzerrung führt. Die Energie bei höheren Oberwellen steigert die Joule-Verluste im Kabel und führt zu einer Erwärmung.
  • Einschaltstrom: Beim Starten kann ein Motor einen sehr hohen Strom ziehen. Die meisten VFD-Controller begrenzen den maximalen Anlaufstrom, indem sie die Drehzahl des Motors langsam erhöhen. Dennoch muss das Kabel auch weiterhin auf Einschaltstromspitzen ausgelegt sein.
  • EMI: Das schnelle Schalten digitaler Impulse erzeugt elektromagnetische Störungen. Diese Energie kann in andere Schaltkreise übertragen werden und dort Signalverschlechterungen, falsche Signale und weitere Probleme verursachen.

Bei der Auswahl eines VFD-Kabels ist ein umfassendes Verständnis des gesamten Antriebssystems und der erforderlichen Strombelastbarkeit erforderlich, wobei eventuell sogar eine weitere Erhöhung selbiger berücksichtigt werden muss. VFD-Hochleistungskabel bieten bessere Erdungs- und Abschirmungseigenschaften als herkömmliche Kabel sowie zuverlässigere und stabilere Verbindungen. Die folgenden Tipps und Empfehlungen sorgen für eine bessere VFD-Leistung:

  • Das Erdungssystem sollte für die kleinstmögliche Impedanz des Erdungspfads konzipiert werden. Ein Kabel mit zusätzlichem Kupfer im Erdungspfad sorgt dafür, dass potenziell gefährlicher Gleichtaktstrom gedrosselt und ohne schädliche Auswirkungen zum Antrieb zurückgeführt wird.
  • Wählen Sie zum Schutz vor Korrosion einen Leiter für den Hochfrequenzbetrieb mit verzinnten Kupferleitern sowie einer hohen Kabelstrangzahl für eine größere Oberfläche.
  • Wählen Sie ein Kabel mit geringer Kapazität und hoher Durchschlagsfestigkeit. VFD-Kabel mit THHN-Ummantelung (Thermoplastic High Heat Nylon) weisen höhere Ladungsverluste auf und bauen schneller reflektierte Wellenspannungen auf. Solche Kabel verfügen in etwa über ein Drittel der Isolationsbeständigkeit eines Hochleistungsleiters mit Duroplast-Isolierung wie etwa vernetztem Polyethylen (XLP). Darüber hinaus bietet XLP eine sehr viel bessere Beständigkeit gegenüber Koronaentladungen als THHN.
  • Das Material der Abschirmung hat enorme Auswirkungen auf das Rauschverhalten. Eine Abschirmung mit niedriger Impedanz führt zu einer geringeren Stromreflexion und höherer Systemzuverlässigkeit. Umgekehrt kann ein ungeschirmtes Kabel als Antenne fungieren und zu einer Quelle für Strahlungsemissionen werden. Für bestmögliches Hochfrequenzverhalten sollte die Oberfläche der Abschirmung so groß wie möglich sein. Wie bereits erwähnt sorgen zweifache Kupferbänder oder Geflechte für die bestmögliche Abschirmung

DieV-Flex-Kabel von Alpha Wire wurden speziell für VFD-Hochleistungsanwendungen im Zusammenhang mit Robotern, Förderanlagen und anderen Maschinen mit sich wiederholenden oder kontinuierlichen Bewegungen konzipiert. Die Produktfamilie umfasst sieben Kabeldesigns, Litzen mit verzinnten Kupferleitern von 4 AWG bis 16 AWG, einen TPE-Mantel sowie erweiterte Flexibilität für eine einfachere Kabelführung. Das VF16006 BK005 beispielsweise ist ein Kabel mit vier Leitern mit einem Draht der Stärke 6 AWG und einer kombinierten Folien-Geflecht-Abschirmung (Abbildung 6).

VF16006 BK005-Kabel von Alpha Wire

Abbildung 6: Das VF16006 BK005-Kabel von Alpha Wire ist für VFD-Anwendungen konzipiert. Es eignet sich für 52 Ampere pro Leiter und verwendet eine Folien-Geflecht-Abschirmung. (Bildquelle: Alpha Wire)

Das Kabel ist öl- und UV-beständig, für Betriebstemperaturen von -40 °C bis +90 °C geeignet und kann in Antrieben mit bis zu 50 PS und einem Volllaststrom von 52 Ampere pro Leiter verwendet werden.

Fazit

Bei einer vorgegebenen Anwendung hat der Entwickler üblicherweise die Wahl zwischen verschiedenen Kabeln zu unterschiedlichen Preisen, die alle den wichtigsten Spezifikationen gerecht zu werden scheinen. Bei kommerziellen und industriellen Betriebsumgebungen gibt es jedoch gewaltige Unterschiede. Dieser Artikel hat die Unterschiede zwischen kommerziellen und industriellen Kabeln hinsichtlich der Konstruktion behandelt und die Verkabelungsanforderungen für zwei verbreitete Industrieanwendungen untersucht.

Man konnte sehen, dass industrielle Kabel im Vergleich zu kommerziellen Kabeln dezente sowie weniger dezente Verbesserungen bieten, die sich über ihre gesamte Lebensdauer in der Fertigungshalle hinweg mehr als bezahlt machen.

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