Die strukturellen Komponenten von Draht- und Kabelprodukten lassen sich im Allgemeinen in vier Hauptteile unterteilen:Leiter, IsolierschichtenDie Produkte bestehen aus Abschirmungs- und Schutzschichten sowie Füllkomponenten und Zugelementen. Je nach Anwendungsanforderungen und Einsatzszenarien sind manche Produktstrukturen recht einfach und bestehen lediglich aus Leitern, wie beispielsweise Freileitungen, Kontaktleitungen, Kupfer-Aluminium-Stromschienen usw. Die äußere elektrische Isolierung dieser Produkte erfolgt durch Isolatoren während der Installation und räumliche Distanzierung (d. h. Luftisolierung), um die Sicherheit zu gewährleisten.
1. Leiter
Leiter sind die grundlegendsten und unverzichtbarsten Komponenten für die Übertragung von elektrischem Strom oder elektromagnetischen Wellen in einem Produkt. Sie werden oft auch als leitfähige Drahtkerne bezeichnet und bestehen aus hochleitfähigen Nichteisenmetallen wie Kupfer, Aluminium usw. Glasfaserkabel, die in den sich rasant entwickelnden optischen Kommunikationsnetzen der letzten dreißig Jahre eingesetzt werden, verwenden optische Fasern als Leiter.
2. Isolierschichten
Diese Bauteile umschließen die Leiter und sorgen für elektrische Isolation. Sie gewährleisten, dass sich Strom oder elektromagnetische/optische Wellen ausschließlich entlang des Leiters und nicht nach außen ausbreiten. Die Isolierschichten verhindern, dass das Potenzial (die Spannung) des Leiters auf umliegende Objekte wirkt und gewährleisten so sowohl die normale Übertragungsfunktion des Leiters als auch die Sicherheit von Objekten und Personen.
Leiter und Isolierschichten sind die beiden grundlegenden Komponenten, die für Kabelprodukte notwendig sind (mit Ausnahme von blanken Drähten).
Unter den verschiedenen Umgebungsbedingungen während der Installation und des Betriebs müssen Draht- und Kabelprodukte über Komponenten verfügen, die Schutz bieten, insbesondere für die Isolierschicht. Diese Komponenten werden als Schutzschichten bezeichnet.
Da Isoliermaterialien hervorragende elektrische Isolationseigenschaften aufweisen müssen, ist eine hohe Reinheit mit minimalem Verunreinigungsgehalt erforderlich. Allerdings können diese Materialien oft nicht gleichzeitig Schutz vor äußeren Einflüssen bieten (z. B. mechanische Kräfte bei Installation und Gebrauch, Beständigkeit gegenüber Witterungseinflüssen, Chemikalien, Ölen, biologischen Gefahren und Brandgefahren). Diese Anforderungen werden durch verschiedene Schutzschichtstrukturen erfüllt.
Bei Kabeln, die speziell für günstige Umgebungsbedingungen (z. B. saubere, trockene Innenräume ohne äußere mechanische Kräfte) ausgelegt sind, oder in Fällen, in denen das Isoliermaterial selbst eine gewisse mechanische Festigkeit und Klimabeständigkeit aufweist, ist möglicherweise keine Schutzschicht als Komponente erforderlich.
4. Abschirmung
Es handelt sich um eine Komponente in Kabelprodukten, die das elektromagnetische Feld innerhalb des Kabels von externen elektromagnetischen Feldern isoliert. Selbst zwischen verschiedenen Adernpaaren oder -gruppen innerhalb von Kabelprodukten ist eine gegenseitige Isolation erforderlich. Die Schirmungsschicht kann als „elektromagnetische Isolationsschicht“ bezeichnet werden.
Die Industrie betrachtete die Schirmung lange Zeit als Bestandteil der Schutzschicht. Es wird jedoch vorgeschlagen, sie als eigenständige Komponente zu betrachten. Denn die Schirmung dient nicht nur der elektromagnetischen Isolation der im Kabel übertragenen Informationen, um deren Austritt oder Störungen externer Geräte oder anderer Leitungen zu verhindern, sondern auch dem Schutz des Kabels vor dem Eindringen externer elektromagnetischer Wellen durch elektromagnetische Kopplung. Diese Anforderungen unterscheiden sich von den Funktionen herkömmlicher Schutzschichten. Zudem befindet sich die Schirmung nicht nur außen am Produkt, sondern auch zwischen den einzelnen Adernpaaren eines Kabels. In den letzten zehn Jahren hat sich die Vielfalt der Schirmstrukturen aufgrund der rasanten Entwicklung von drahtgebundenen Informationsübertragungssystemen und der zunehmenden Anzahl elektromagnetischer Störquellen in der Atmosphäre vervielfacht. Die Erkenntnis, dass die Schirmung eine grundlegende Komponente von Kabelprodukten ist, hat sich weithin durchgesetzt.
5. Füllstruktur
Viele Kabelprodukte sind mehradrig. So sind beispielsweise die meisten Niederspannungs-Stromkabel vier- oder fünfadrig (geeignet für Drehstromsysteme), und städtische Telefonkabel umfassen 800 bis 3600 Adernpaare. Nach dem Zusammenfassen dieser isolierten Adern oder Adernpaare zu einem Kabel (oder mehrfachen Bündelungen) entstehen unregelmäßige Formen und große Lücken zwischen den Adern oder Adernpaaren. Daher muss beim Konfektionieren eine Füllstruktur integriert werden. Diese Struktur dient dazu, beim Aufwickeln einen relativ gleichmäßigen Außendurchmesser zu gewährleisten und so das Umwickeln und Extrudieren des Kabelmantels zu erleichtern. Darüber hinaus sichert sie die Kabelstabilität und die Integrität der inneren Struktur, indem sie die Kräfte während des Gebrauchs (Dehnung, Stauchung und Biegung bei der Herstellung und Verlegung) gleichmäßig verteilt und so Beschädigungen der inneren Kabelstruktur verhindert.
Obwohl die Füllkonstruktion also nur eine Hilfsfunktion hat, ist sie dennoch notwendig. Für die Materialauswahl und die Auslegung dieser Konstruktion existieren detaillierte Vorschriften.
Herkömmliche Draht- und Kabelprodukte nutzen typischerweise die Armierungsschicht der Schutzschicht, um äußeren Zugkräften oder der durch ihr Eigengewicht verursachten Spannung standzuhalten. Typische Konstruktionen sind Stahlband- und Stahldrahtarmierungen (z. B. die Verwendung von 8 mm dicken Stahldrähten, die zu einer Armierungsschicht verdrillt werden, für Unterseekabel). Bei Glasfaserkabeln hingegen werden primäre und sekundäre Beschichtungen sowie spezielle Zugelemente in die Kabelstruktur integriert, um die Faser vor geringfügigen Zugkräften zu schützen und jegliche leichte Verformung zu vermeiden, die die Übertragungsleistung beeinträchtigen könnte. Beispielsweise wird bei Headset-Kabeln für Mobiltelefone ein feiner Kupferdraht oder ein dünnes Kupferband um eine synthetische Faser gewickelt und mit einer Isolierschicht extrudiert, wobei die synthetische Faser als Zugelement dient. Insgesamt spielen Zugelemente in den letzten Jahren bei der Entwicklung spezieller kleiner und flexibler Produkte, die häufig gebogen und verdrillt werden müssen, eine bedeutende Rolle.
Veröffentlichungsdatum: 19. Dezember 2023