Kupferlitze: Drahtzahlen 7 · 19 · 37 · 61 · 91 — Aufbau und was sie kostet

Ein verseilter Leiter besteht aus mehreren dünnen Kupferdrähten statt aus einem dicken. Gleicher Nennquerschnitt, gleiche Aufgabe, sehr unterschiedliches Verhalten — und eine Reihe von Zahlen, die willkürlich wirken, bis man weiß, woher sie kommen.

Warum überhaupt verseilen

Ein eindrähtiger 25-mm²-Kupferleiter ist ein Stab von 5,6 mm. Er widersetzt sich dem Biegen, verfestigt sich dort, wo man ihn doch biegt, und ihn um eine Ecke im Rohr zu ziehen ist Arbeit.

Verteilt man dasselbe Kupfer auf 7 Drähte, lässt er sich biegen. Auf 200 feine Drähte verteilt, fällt er wie ein Seil. Elektrisch ändert sich nichts — es sind weiterhin 25 mm² Kupfer — aber mechanisch ändert sich alles.

Das ist der ganze Handel: Sie geben Durchmesser und ein wenig Widerstand auf und kaufen dafür Beweglichkeit und Handhabbarkeit.

Warum 7, 19, 37, 61 und 91

Diese Zahlen sind weder rund noch beliebig. Sie ergeben sich, wenn man Kreise konzentrisch um eine Mitte packt.

Beginnen Sie mit einem Draht. Genau sechs passen darum herum. Zwölf um diese. Dann achtzehn, dann vierundzwanzig, dann dreißig:

Jede Lage nimmt sechs Drähte mehr auf als die vorige, weil der Umfang pro Schritt um genau einen Drahtdurchmesser wächst. Ein so aufgebauter Leiter ist vollständig gefüllt — keine Lücken, keine halben Lagen, alle Drähte gleich groß.

Deshalb steht auf einem Datenblatt fast nie 12 oder 25 Drähte. Es steht 7, 19, 37, 61 oder 91.

Die Mindestzahlen sind Mindestzahlen

Die Norm legt eine Mindestanzahl je Querschnitt fest, keine feste Zahl:

Ein Hersteller darf mehr verwenden. Ein 2,5-mm²-Leiter mit 7 Drähten und einer mit 50 Drähten erfüllen beide die Anforderung — sie gehören nur zu verschiedenen Klassen mit verschiedenen Einsatzzwecken.

Ab 1 200 mm² ist die Zahl gar nicht mehr festgelegt. Diese Leiter werden meist aus vier, fünf oder sechs Segmenten aufgebaut — die Milliken-Bauart gegen den Skineffekt bei großen Wechselstromleitern.

Bei flexiblen Leitern zählt die Drahtfeinheit

Für feindrähtige Leiter interessiert sich die Norm nicht mehr für die Anzahl, sondern für den Durchmesser des Einzeldrahts:

Begrenzt man den Drahtdurchmesser, ist damit implizit eine Mindestzahl festgelegt — ein 4-mm²-Leiter der Klasse 6 aus 0,16-mm-Drähten braucht rund 200 davon.

Feinere Drähte überstehen mehr Biegezyklen, bevor sie sich verfestigen und brechen. Genau dafür existiert Klasse 6, und deshalb funktioniert ein Klasse-5-Kabel in der Schleppkette monatelang und entwickelt dann einen sporadischen Fehler. Mehr zur Auswahl unter Leiterklassen 1, 2, 5 und 6.

Bauarten

• Konzentrisch — der Lagenaufbau von oben, jede Lage gegenläufig zur darunterliegenden verseilt. Der Standardaufbau für feste Verlegung.
• Gebündelt — alle Drähte in dieselbe Richtung verdrillt, ohne Lagenstruktur. Für feindrähtige Leiter mit hoher Drahtzahl, wo die Geometrie keine Rolle mehr spielt.
• Seilverseilt — Bündel werden verseilt und diese Bündel erneut. So sind Schweißleitungen und sehr große flexible Leiter aufgebaut.
• Verdichtet — ein konzentrischer Leiter wird durch eine Matrize gezogen, um die Lufträume herauszupressen. Kleinerer Durchmesser bei gleichem Querschnitt, wichtig bei knappem Belegungsquerschnitt. Verdichtete Leiter dürfen weniger Drähte haben, weil sich diese verformen.
• Sektorförmig — zu einem Kreissegment verdichtet, damit drei oder vier Adern platzsparend in ein rundes Kabel passen. Üblich bei größeren mehradrigen Energiekabeln, mindestens 25 mm².
• Segmentiert (Milliken) — vier bis sechs voneinander isolierte Segmente, jedes einzeln verseilt. Oberhalb von etwa 1 200 mm² verhindert das, dass der Skineffekt die Leitermitte ungenutzt lässt.

Was Verseilung kostet

Durchmesser. Das ist der große Posten. Luft zwischen den Drähten bedeutet, dass derselbe Nennquerschnitt dicker misst:

Bei 120 mm² ist der feindrähtige Leiter 37 % dicker als der eindrähtige. Verschraubungen, Aderendhülsen, Kabelschuhe und Belegungsquerschnitt reagieren alle darauf — und diese Teile werden bei solchen Größen meist vor dem Kabel bestellt.

Widerstand — aber weniger als gedacht. Die Drähte verlaufen spiralförmig, der Kupferweg ist also länger als das Kabel. Die Norm rechnet das ein, und der Zuschlag fällt kleiner aus als die meisten annehmen:

• Klasse 2 bekommt bis 150 mm² denselben Grenzwert wie eindrähtig. Die Norm behandelt einen sauber gefertigten mehrdrähtigen Leiter als elektrisch gleichwertig.
• Klasse 5 bekommt je nach Größe etwa 4 bis 8 % mehr. — die zusätzliche Schlaglänge vieler feiner Drähte.
• Oberhalb von 185 mm² erhält Klasse 2 sogar einen strengeren Grenzwert als Klasse 1, weil in diesen Größen verdichtete mehrdrähtige Leiter das sind, was tatsächlich gefertigt wird.

Verseilung kostet also Durchmesser, nicht nennenswerte Leitfähigkeit.

Strombelastbarkeit — praktisch nichts. Die Belastbarkeit ergibt sich aus der Wärmeabfuhr, und die Tabellen unterscheiden bei gleichem Nennquerschnitt nicht zwischen ein- und mehrdrähtig.

Was sie einbringt

Biegeradius, Einziehbarkeit, Vibrationsfestigkeit und Biegewechselfestigkeit. Ein feindrähtiger Leiter lässt sich um Hindernisse führen, an denen ein eindrähtiger scheitert, übersteht mehrfaches Anschlagen und verträgt Anlagenvibration, die einen Volldraht an der Klemmstelle irgendwann brechen ließe.

Für alles, was sich im Betrieb bewegt, ist Verseilung keine Option, sondern das Einzige, was funktioniert.

Ein Datenblatt lesen

Verseilte Leiter werden meist als Anzahl / Drahtdurchmesser angegeben: `7/0,85` bedeutet 7 Drähte zu 0,85 mm, `19/0,41` bedeutet 19 Drähte zu 0,41 mm.

Zwei Hinweise dazu:

Die Drahtdurchmesser sind selten ganze Gauge-Nummern. Hersteller wählen einen Durchmesser, der den Zielquerschnitt trifft, nicht einen, der auf einem AWG-Wert landet. Angaben im Stil `7/22 AWG` sind daher als Näherung zu lesen.

Der Außendurchmesser aus dem Datenblatt ist die Zahl für die Zubehörauswahl — nicht der Nennquerschnitt und nicht der Volldrahtwert aus einer Umrechnungstabelle. Die Drahtzahl unterscheidet sich zwischen Herstellern bei gleichem Nennquerschnitt.

Blank, verzinnt und metallumhüllt

Blankes weichgeglühtes Kupfer ist der Normalfall. Verzinntes Kupfer — eine dünne Zinn- oder Zinnlegierungsschicht auf jedem Draht — widersteht Korrosion, erleichtert das Löten und verhindert, dass die Drähte über die Zeit kaltverschweißen.

Metallumhüllte Leiter haben einen geringfügig höheren Grenzwert, weil die Beschichtung etwas Kupfer verdrängt. Der Unterschied ist klein: 36,7 statt 36,0 Ω/km bei 0,5 mm², 0,734 statt 0,727 bei 25 mm².

Verzinnt kommt in maritimer und feuchter Umgebung zum Einsatz, bei hoher Vibration und überall dort, wo der Leiter gelötet wird.

Verseilte Leiter anschließen

• Aderendhülse verwenden bei feindrähtigen Leitern in Schraub- und Federklemmen. Einzelne Drähte rutschen sonst aus der Klemmstelle, verringern die Kontaktfläche und können zur Nachbarklemme überbrücken.
• Das Ende nicht verzinnen, wenn der Leiter in eine Schraubklemme kommt. Lot fließt unter Klemmdruck, die Verbindung lockert sich über Monate, der Widerstand steigt und die Klemme erwärmt sich. Das ist eine verbreitete und ernsthaft gefährliche Gewohnheit.
• Die Hülse zum tatsächlichen Leiter passen, nicht nur zum Nennquerschnitt. Aderendhülsen sind in mm² bezeichnet, aber der Schaft muss das reale Drahtbündel aufnehmen.
• Pressverbinder bei größeren Querschnitten werden nach Leiterdurchmesser und Bauart ausgewählt. Ein Kabelschuh für mehrdrähtige Klasse 2 nimmt feindrähtige Klasse 5 desselben Nennquerschnitts nicht auf.

FAQ

Wie viele Drähte hat eine Kupferlitze?

Das hängt von Klasse und Querschnitt ab. Leiter für feste Verlegung verwenden 7, 19, 37, 61 oder 91 — die konzentrischen Packungszahlen. Feindrähtige Leiter haben weit mehr, weil die Norm dort den Drahtdurchmesser begrenzt statt der Anzahl; das können mehrere Hundert sein.

Ist Litze besser als Volldraht?

Weder noch. Litze lässt sich biegen und übersteht Bewegung; Volldraht ist günstiger, bei gleichem Querschnitt dünner und sitzt besser in Steckklemmen. Entscheidend ist, ob sich das Kabel bewegt und wie eng der Platz ist.

Führt Litze weniger Strom als Volldraht?

Nein. Die Belastbarkeitstabellen unterscheiden bei gleichem Nennquerschnitt nicht zwischen beiden. Feindrähtige Leiter dürfen wegen der Schlaglänge etwas mehr Widerstand haben, die Strombelastbarkeit ist dieselbe.

Warum ist meine Litze dicker als in der Tabelle?

Weil veröffentlichte Durchmesser für Volldraht gelten. Luft zwischen den Drähten macht denselben Nennquerschnitt breiter — bis zu 37 % bei größeren Querschnitten. Siehe Durchmesser oder Querschnitt.

Was bedeutet 19/0,41?

Die Drahtzahl gefolgt vom Einzeldrahtdurchmesser: 19 Drähte zu je 0,41 mm.

Darf ich weniger Drähte verwenden als die Norm angibt?

Nein. Die Zahlen sind Mindestwerte für die jeweilige Klasse. Weniger Drähte bedeutet, dass der Leiter die Klasse nicht erfüllt, unabhängig vom Querschnitt.

Übersicht

Wie sich die Bauart auf den Außendurchmesser auswirkt, zeigt der AWG-Umrechner für jede Größe.