Strombelastbarkeit verstehen: Mehr als nur der Drahtquerschnitt

Bei der Auswahl elektrischer Leiter gehen viele Menschen davon aus, dass Drahtstärke Allein die Leitergröße bestimmt, wie viel Strom ein Draht sicher führen kann. Zwar ist der Leiterquerschnitt wichtig, aber nur ein Teil der Gleichung. Strombelastbarkeit (Ampacität) Die Eigenschaften eines Drahtes werden von verschiedenen Faktoren beeinflusst, darunter Isolationsart, Leitermaterial, Umgebungstemperatur, Füllgrad des Leitungsrohrs und sogar die Nennwerte der angeschlossenen Klemmen. Die Auswahl der richtigen Kombination dieser Elemente ist sowohl für die Sicherheit als auch für die Leistungsfähigkeit unerlässlich.

Die Strombelastbarkeit eines Drahtes, also seine Fähigkeit, Strom zu führen, hängt von mehr als nur seinem Querschnitt ab. Der maximale Strom, den ein Leiter sicher leiten kann, ist stark von Faktoren abhängig, die seine Wärmeableitung beeinflussen. Überhitzung durch Überschreitung der Strombelastbarkeit kann die Isolierung des Leiters beschädigen und stellt eine erhebliche Brandgefahr dar. 

1. Drahtstärke (Querschnittsfläche)

Der Drahtquerschnitt bzw. die Querschnittsfläche des Leiters ist der primäre Faktor bei der Bestimmung des Widerstands und der Erwärmung. Größere Drähte Sie weisen einen geringeren Widerstand auf und können höhere Ströme leiten. Allerdings garantiert allein der Querschnitt keine sichere Strombelastbarkeit, da die Umgebung und die verwendeten Materialien die Grenzwerte erheblich verändern können.

2. Leitermaterial

• Kupfer – Hohe Leitfähigkeit, Standardwahl, ermöglicht kleinere Drahtquerschnitte bei gleicher Strombelastbarkeit.

• Aluminium – Leichter und billiger, aber weniger leitfähig; benötigt eine größere Querschnittsfläche für den gleichen Strom.

• Verzinntes Kupfer oder Legierungen – Wird in bestimmten Umgebungen aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit eingesetzt.

Faustregel: Aluminiumleiter Um eine ähnliche Strombelastbarkeit zu erreichen, ist ein etwa 50 % größerer Querschnitt als bei Kupfer erforderlich.

3. Isolationsbewertung

Die Isolierung um einen Leiter bestimmt die maximale Betriebstemperatur Der Draht hält der Belastung sicher stand. Gängige Nennwerte sind:

• 60 ° C – Ältere thermoplastische Isolierungen.

• 75 ° C – Viele Arten von Haus- und Gewerbeverkabelungen.

• 90 ° C – Hochleistungsisolierungen wie THHN/THWN-2.

• 125 °C und darüber – Spezialkabel für industrielle oder automobile Anwendungen.

Je höher die Isolationskennzahl, desto größer ist die zulässige Strombelastbarkeit, da der Leiter bei höheren Temperaturen betrieben werden kann, ohne dass die Isolierung beschädigt wird.

4. Umgebungstemperatur

Strombelastbarkeitstabellen gehen üblicherweise von einer Umgebungstemperatur von ... aus. 30 ° C (86 ° F)Bei der Verwendung von Leitungen in Umgebungen mit höheren Temperaturen (z. B. auf Dächern, Dachböden, in Industrieanlagen) ist eine Reduzierung der Nennstromstärke erforderlich. Beispielsweise kann eine Leitung, die für 30 A bei 30 °C ausgelegt ist, bei 45 °C nur noch für 24 A sicher sein.

5. Rohr- oder Kabelfüllung

Wenn mehrere Leiter in einem gemeinsamen Kabelkanal oder einer gemeinsamen Leitung verlegt werden, erzeugen sie Wärme und behindern den Luftstrom. Dies führt zu höheren Betriebstemperaturen und erfordert eine Reduzierung der Strombelastbarkeit. Werden beispielsweise mehr als drei stromführende Leiter zusammen verlegt, … NEC (National Electrical Code) schreibt die Anwendung eines Reduktionsfaktors basierend auf der Gesamtzahl der Drähte vor.

6. Anschlussbelastbarkeit und Gerätegrenzen

Selbst wenn ein Leiter und seine Isolierung für hohe Ströme ausgelegt sind, schwächstes Glied im System Es kann sich um die Klemmen oder Steckverbinder handeln. Beispielsweise sind viele Leitungsschutzschalter, Schalter und Steckdosen nur für Anschlüsse mit 60 °C oder 75 °C ausgelegt. Das bedeutet, dass der Draht nicht nur hinsichtlich seiner Strombelastbarkeit, sondern auch hinsichtlich der zulässigen Anschlusstemperatur dimensioniert werden muss.

7. Installationsbedingungen

Weitere Installationsfaktoren können die Strombelastbarkeit beeinflussen, wie zum Beispiel:

• In Höhenlagen – Verringerte Kühlung in höheren Lagen.

• Bündelung – Mehrere zusammengebundene Kabel reduzieren die Wärmeableitung.

• Belichtung – Direkte Sonneneinstrahlung oder korrosive Umgebungen können eine spezielle Isolierung erfordern.
  
  

Referenztabelle für Strombelastbarkeit (Kupferleiter, einphasig, 30 °C Umgebungstemperatur, NEC 310.16)

Hinweis: Die Werte basieren auf Kupferleitern mit maximal drei stromführenden Drähten in Schutzrohren bei einer Umgebungstemperatur von 30 °C. Bei höheren Umgebungstemperaturen oder größerer Belegung der Schutzrohre sind die NEC-Reduktionsfaktoren anzuwenden.

Beispiel: Ein Kupferdraht mit einem Querschnitt von #10 AWG

• Bewertet für 30 A unter Standardbedingungen (THHN-Isolierung, 30 °C).

• Auf einem heißen Dachboden bei 45 °C reduziert die Leistungsreduzierung die Kapazität auf etwa 24 A.

• Wenn sie zusammen mit mehreren anderen Leitern in einem Schutzrohr gebündelt werden, kann die Strombelastbarkeit weiter sinken auf 21 A oder weniger.

Fazit

Die Die Stromtragfähigkeit eines Drahtes wird nicht allein durch den Drahtquerschnitt bestimmt.Leitermaterial, Isolationsart, Umgebungstemperatur, Rohrfüllung und Klemmenbelastbarkeit beeinflussen gemeinsam die zulässige Strombelastbarkeit. Elektrotechnische Normen wie die NEC (USA), IEC (international)Die lokalen Vorschriften enthalten detaillierte Strombelastbarkeitstabellen und Reduktionsfaktoren, die Ingenieure und Elektriker beachten müssen.

Bei der Dimensionierung von Leitern muss stets Folgendes berücksichtigt werden: das schwächste Glied im System und wenden Reduktionsfaktoren an, die auf die tatsächliche Installationsumgebung abgestimmt sind. Dies gewährleistet sowohl die elektrische Sicherheit als auch die langfristige Systemzuverlässigkeit.