Strombelastbarkeit von Leitungen

Rainer Rössel | 7. September 2020

Die Strombelastbarkeit von Leitungen oder Kabeln ist eine der maßgeblichen Auswahlgrößen, insbesondere im Bereich der Energieübertragung, oder bei klassischen Motor- und Servoleitungen.

Die DIN VDE 0298-4 sagt u.a. hierzu:
„Die Strombelastbarkeit ist der unter bestimmten Bedingungen höchstzulässige Strom, bei dem der Leiter an keiner Stelle über die zulässige Betriebstemperatur erwärmt wird.“

Aber was heißt das genau und was gilt es zu beachten?

Woher kommt die Strombelastbarkeit von Leitungen?

Wie oben von der VDE zitiert gilt es, bei der Strombelastung einer Leitung eine bestimmte Temperatur am Leiter nicht zu übersteigen.
Diese maximale Leitertemperatur ist zum einem eine materialabhängige, aber eben auch eine anwendungsabhängige Größe. Sie kann in den jeweiligen Normen beschrieben werden.
So können die Strombelastbarkeiten von Leitungen, die in einer längeren Nutzungsdauer verwendet werden sollen, mit anderen Strombelastbarkeitswerten definiert sein. Der Grund hierfür kann z.B. ein extrem hoher Installationsaufwand sein.
Daher gibt es in den jeweiligen Normen oder Empfehlungen, trotz eventuell gleicher verwendeter Werkstoffe, unterschiedlich maximale Stromwerte.

Auf was basiert die maximale Strombelastbarkeit einer Leitung?

Die Strombelastbarkeit einer Leitung basiert auf folgenden physikalischen Größen:

• Der elektrische Widerstand [R] des verwendeten elektrischen Leiters, und die daraus resultierende Leitertemperatur in Abhängigkeit von Strom und Umgebung
• Die maximal zulässige Temperatur des verwendeten Isolationswerkstoffes
• Die Umgebungs- und Einsatzbedingungen der Leitung

Was ist besonders an der Strombelastbarkeit von Leitungen in e-Ketten?

Bis zum heutigen Tag wird der Einsatz von Leitungen in einer Energiekette in keiner Norm behandelt. Weder was die mechanischen noch die elektrischen Rahmenbedingungen betrifft.
Daher werden i.d.R. Normen oder Normansätze angewendet, die sich z.B. mit allgemein bewegten oder flexiblen Leitungen behandeln.

Die Normen sind nur bedingt anwendbar

Wir haben in umfangreichen Testreihen festgestellt, dass die Normwerte nicht in allen Fällen angewendet werden können. Die Normwerte betrachten u.a. nur die maximale Temperatur am Leiter. Damit wird sie direkt an der Isolation betrachtet. Die besonderen Bedingungen in der Energiekette finden hier keine Beachtung.

Da aber die Temperatur am Leiter über die Zeit auch den Außenmantel erreicht, wird dieser sich entsprechend ebenfalls erwärmen. Diese Erwärmung hat zur Folge, dass der Außenmantel seine Festigkeit verändert. Er wird weicher.

Der Außenmantel hat aber beim Einsatz in der Energiekette eine maßgebliche Aufgabe:
Er dient zum mechanische Schutz der Adern vor einer Beschädigung von außen. Des Weiteren ist er -im Falle einer Leitung für eine Energiekette- ein wesentlicher Bestandteil des Gesamtaufbaues.

Wird nun dieser Außenmantel aufgrund der hohen Leitertemperatur zu warm, verändert sich das mechanische Verhalten. Es kann zu einem Schaden der Leitung im Bewegungsablauf der e-Kette führen.

Daher sind die igus Strombelastungswerte (im Anhang des Kataloges) nicht nur die normmäßig üblich bewerteten Stromwerte. Sie nehmen ebenfalls die mechanischen Komponenten der Energiekette mit in die Bewertung auf.

Resümee: Mehr Sicherheit bei der Nutzung von Leitungen in der e-Kette

Die für chainflex Leitungen aufgeführten maximalen Strombelastbarkeitswerte beziehen sich neben den elektrischen Grenzwerten auch auf die mechanisch besondere Belastung in der Energiekette. Damit bieten diese Werte einer höhere Sicherheit als übliche Normwerte.
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