Was ist ein mehradriges Kabel? Wie wählt man je nach Anwendungsszenario das passende mehradrige Kabel aus?

Was ist ein Multicore-Kabel?

Ein mehradriges Kabel ist ein elektrisches Kabel, das zwei oder mehr einzeln isolierte Leiter enthält, die in einem einzigen Außenmantel eingeschlossen sind. Im Gegensatz zu einadrigen Kabeln, die nur einen Leiter tragen, bündeln mehradrige Kabel mehrere Leiter, um Strom, Signale oder Daten über eine einzige, organisierte Kabelbaugruppe zu übertragen. Dieses Design reduziert die Komplexität der Installation, spart Platz im Kabelkanal und vereinfacht das Kabelmanagement sowohl in industriellen als auch kommerziellen Umgebungen.

Mehradrige Kabel sind in nahezu allen Bereichen der modernen Industrie zu finden – von der Fabrikautomatisierung und Prozesssteuerung bis hin zu Gebäudetechnik, Telekommunikation und erneuerbaren Energiesystemen. Ihre Fähigkeit, mehrere Stromkreise innerhalb einer Kabelstrecke zu transportieren, macht sie zur bevorzugten Wahl überall dort, wo Platzeffizienz, saubere Installation und zuverlässige Leistung Priorität haben. Das Verständnis der Konstruktion, Typen, Nennwerte und Auswahlkriterien für mehradrige Kabel ist für Ingenieure, Elektriker und Beschaffungsfachleute, die elektrische Systeme spezifizieren oder installieren, von entscheidender Bedeutung.

Aufbau eines Multicore-Kabels

Der Innenaufbau eines mehradrigen Kabels ist mehrschichtig und speziell konstruiert, um elektrische Leistung, mechanischen Schutz und eine lange Lebensdauer zu gewährleisten. Jedes Element der Konstruktion trägt spezifische Eigenschaften zum Gesamtkabel bei.

Dirigenten

Dirigenten are the core electrical elements of the cable. They are typically made from copper, though aluminum is used in larger power cables where weight reduction is important. Copper conductors may be solid (a single wire) or stranded (multiple fine wires twisted together). Stranded conductors offer greater flexibility and are preferred in applications where the cable will be moved, flexed, or bent repeatedly during service — such as in robotic arms or trailing cable applications. Conductor cross-sections in multicore cables range from as small as 0.1 mm² for signal cables up to 300 mm² or more for heavy-duty power cables.

Kernisolierung

Jeder Leiter ist einzeln isoliert, um Kurzschlüsse zwischen den Adern zu verhindern und die Nennspannung des Kabels festzulegen. Zu den gängigen Isoliermaterialien gehören PVC (Polyvinylchlorid), XLPE (vernetztes Polyethylen), EPR (Ethylen-Propylen-Kautschuk) und LSZH-Verbindungen (Low Smoke Zero Halogen). Die Wahl des Isoliermaterials beeinflusst die Temperaturbeständigkeit, die chemische Beständigkeit und das Verhalten des Kabels im Brandfall. XLPE unterstützt beispielsweise höhere Betriebstemperaturen (bis zu 90 °C) im Vergleich zu Standard-PVC (normalerweise für 70 °C ausgelegt), was es für Anwendungen in der Stromverteilung mit hoher Last vorzuziehen macht.

Füllstoffe, Bindemittel und Innenhülle

Nachdem die isolierten Kerne zusammengelegt wurden – typischerweise in einer spiralförmigen Konfiguration, um Rundheit und Flexibilität beizubehalten – werden nichtleitende Füllstoffe eingebracht, um Lücken zwischen den Kernen zu füllen. Anschließend wird ein Bindemittelband angebracht, um die Baugruppe zusammenzuhalten, bevor eine Innenhülle (Bettung) darüber extrudiert wird. Dieser Innenmantel bietet mechanischen Schutz für die Adern und dient als Basisschicht für die darüber angebrachte Bewehrung.

Panzerung und Außenmantel

Bei Kabeln, die in anspruchsvollen Umgebungen verlegt werden – unter der Erde vergraben, durch Leitungen mit abrasiven Kanten verlegt oder mechanischen Stößen ausgesetzt – wird eine Armierung über dem Innenmantel angebracht. Die gebräuchlichsten Panzerungsarten sind Stahldrahtpanzerung (SWA) und Stahlbandpanzerung (STA), die Druck- und Schlagfestigkeit bieten. Aluminiumdrahtpanzerung (AWA) wird dort eingesetzt, wo Magnetfeldstörungen minimiert werden müssen. Der äußere Mantel, typischerweise extrudiertes PVC oder eine LSZH-Verbindung, bildet die letzte Schicht des Umwelt- und mechanischen Schutzes.

Gängige Arten von Multicore-Kabeln

Mehradrige Kabel werden in einer Vielzahl von Typen hergestellt, die jeweils für unterschiedliche elektrische und Umweltanforderungen optimiert sind. Zu den am häufigsten genannten Typen gehören:

Geschirmte vs. ungeschirmte Multicore-Kabel

Einer der wichtigsten Unterschiede bei der Spezifikation von Multicore-Kabeln besteht darin, ob das Kabel geschirmt (abgeschirmt) oder ungeschirmt ist. Diese Entscheidung hat erhebliche Auswirkungen auf die Signalintegrität und die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV).

Ungeschirmte Multicore-Kabel

Ungeschirmte mehradrige Kabel enthalten keine elektromagnetische Abschirmschicht. Sie eignen sich für Stromverteilungs- und allgemeine Verkabelungsanwendungen, bei denen die Leiter relativ hohe Spannungen und Ströme führen und elektromagnetische Störungen (EMI) kein wesentliches Problem darstellen. Standard-SWA-Stromkabel, die zur Versorgung von Industriemaschinen oder Verteilertafeln verwendet werden, sind in der Regel ungeschirmt.

Geschirmte Multicore-Kabel

Geschirmte mehradrige Kabel umfassen eine oder mehrere Schichten metallischer Abschirmung – typischerweise Aluminium-/Polyesterfolie, Kupfergeflecht oder eine Kombination aus beidem – die entweder um einzelne Paare/Adern oder um die gesamte Aderbaugruppe (Gesamtschirm) angebracht werden. Der Schirm ist an einem oder beiden Enden mit der Erde verbunden, um einen niederohmigen Pfad für induzierte Störströme bereitzustellen und so effektiv zu verhindern, dass elektromagnetische Störungen in das Kabel eindringen oder es verlassen. Geschirmte mehradrige Kabel sind in Instrumentierungs- und Steuerungsanwendungen unerlässlich, bei denen analoge Signale mit niedrigem Pegel (4–20-mA-Stromschleifen, Thermoelementausgänge, Dehnungsmessstreifensignale) ohne Rauschverfälschung durch benachbarte Stromkabel oder Frequenzumrichter übertragen werden müssen.

Kernidentifizierung und Farbcodierung

Bei mehreren Leitern in einem einzigen Kabel ist eine klare und konsistente Aderidentifizierung für eine sichere Installation und Wartung von entscheidender Bedeutung. Mehradrige Kabel verwenden eine farbcodierte Isolierung und bei Kabeln mit großer Aderzahl einen nummerierten oder alphanumerischen Aufdruck auf jeder Ader.

In Europa definieren harmonisierte Farbcodierungsnormen (IEC 60446) Farben für bestimmte Funktionen: Braun für Leitung (L1), Schwarz für Leitung (L2), Grau für Leitung (L3), Blau für Neutralleiter (N) und Grün/Gelb für Schutzerde (PE). Bei mehradrigen Steuer- und Instrumentierungskabeln mit vielen Adern ist die auf der Aderisolierung aufgedruckte fortlaufende Nummerierung – beispielsweise 01 bis 24 für ein 24-adriges Kabel – der Standardansatz. Die nordamerikanische Praxis gemäß NEC- und UL-Standards unterscheidet sich etwas, wobei Schwarz, Rot und Blau üblicherweise für Phasenleiter und Weiß oder Grau für Neutralleiter verwendet werden.

Hauptanwendungen von Multicore-Kabeln

Die Vielseitigkeit von Multicore-Kabeln bedeutet, dass sie ein breites Spektrum an Branchen und Installationsumgebungen abdecken. Zu den bedeutendsten Anwendungsgebieten zählen:

• Industrielle Automatisierungs- und Bedienfelder: Mehradrige Steuerkabel verbinden SPS, Sensoren, Aktoren und Bedienerschnittstellen innerhalb und zwischen Bedienfeldern und Feldgeräten. Ihr organisiertes Mehrleiterformat reduziert die Verdrahtungszeit und vereinfacht die Fehlersuche.
• Gebäudetechnik und Infrastruktur: Mehradrige Stromkabel von SWA bilden das Rückgrat der Stromverteilung in Gewerbegebäuden, Krankenhäusern und Rechenzentren und versorgen Unterverteiler, HVAC-Geräte und Beleuchtungskreise von Hauptschalträumen aus.
• Öl-, Gas- und petrochemische Anlagen: Gepanzerte und abgeschirmte mehradrige Kabel werden häufig in explosionsgefährdeten Bereichen zur Stromversorgung, Instrumentierung und Datenübertragung eingesetzt, häufig mit LSZH- oder speziellen Verbundmänteln, um strenge Anforderungen an die Brand- und Chemikalienbeständigkeit zu erfüllen.
• Erneuerbare Energieanlagen: Solarparks und Windkraftanlagen sind auf mehradrige Kabel für die Verbindung zwischen Wechselrichtern, Transformatoren, Überwachungssystemen und Netzanschlusspunkten angewiesen, oft bei Außen- oder Erdinstallationen, die UV-Beständigkeit und Feuchtigkeitsschutz erfordern.
• Schiene und Transport: Schienenfahrzeuge, streckenseitige Signalanlagen und Bahnhofsinfrastruktur nutzen LSZH- und feuerbeständige Mehrleiterkabel, um strenge Brandschutznormen in beengten Umgebungen zu erfüllen.
• Marine und Offshore: Schiffe und Offshore-Plattformen verwenden mehradrige Kabel, die auf Beständigkeit gegenüber Meerwasser, Ölen und mechanischer Beanspruchung ausgelegt sind und häufig nach IEC 60092- oder Lloyd's Register-Spezifikationen hergestellt werden.

So wählen Sie das richtige Multicore-Kabel aus

Die Auswahl des richtigen Multicore-Kabels für eine bestimmte Anwendung erfordert eine systematische Bewertung mehrerer voneinander abhängiger Parameter. Wenn diese Spezifikation von Anfang an richtig ist, werden vorzeitige Kabelausfälle, die Nichteinhaltung gesetzlicher Vorschriften und kostspielige Nachrüstungen verhindert.

• Nennspannung: Die Nennspannung des Kabels (ausgedrückt als U₀/U, z. B. 0,6/1 kV) muss gleich oder größer als die Betriebsspannung des Systems sein. Für die Niederspannungsstromverteilung werden typischerweise Kabel mit einer Nennspannung von 0,6/1 kV verwendet, während Mittelspannungsanwendungen 3,6/6 kV, 6/10 kV oder höher erfordern.
• Aktuelle Tragfähigkeit: Der Leiterquerschnitt muss so bemessen sein, dass er den maximalen Laststrom tragen kann, ohne die thermische Nennleistung des Kabels zu überschreiten. Dabei sind Installationsmethode, Umgebungstemperatur und Gruppierungs-Derating-Faktoren gemäß IEC 60364 oder BS 7671 zu berücksichtigen.
• Anzahl der Kerne: Die Anzahl der Adern muss den Anforderungen des Stromkreises entsprechen – beispielsweise erfordert ein dreiphasiger Stromkreis mit Erde ein 4-adriges Kabel (3L E), während ein dreiphasiger Stromkreis mit Neutralleiter und Erde fünf Adern erfordert.
• Umgebungsbedingungen: Die Installationsumgebung bestimmt das Mantelmaterial und die Art der Panzerung. Für die direkte Erdverlegung sind SWA-Kabel erforderlich. Installationen in chemischen Umgebungen erfordern chemisch resistente Ummantelungen; Brandkritische Stromkreise erfordern feuerbeständige Kabel gemäß IEC 60331 oder BS 6387.
• Flexibilitätsanforderung: Bei festen Installationen werden starre oder halbstarre Kabel verwendet; Anwendungen, die regelmäßige Bewegung oder Biegung erfordern, erfordern hochflexible Kabel mit feindrähtigen Leitern und robusten Elastomermänteln.
• EMV-Anforderungen: Jede Anwendung, die analoge Instrumentierungssignale überträgt oder in der Nähe von Frequenzumrichtern oder Hochleistungsschaltgeräten betrieben wird, sollte abgeschirmte mehradrige Kabel verwenden, um die Signalintegrität aufrechtzuerhalten.

Standards und Zertifizierungen für Multicore-Kabel

Mehradrige Kabel werden gemäß einer Reihe nationaler und internationaler Standards hergestellt und getestet, die ihre elektrischen, mechanischen und Brandschutzeigenschaften definieren. Zu den wichtigsten Standards gehören:

• IEC 60502: Deckt Stromkabel mit extrudierter Isolierung für Nennspannungen von 1 kV bis 30 kV ab – der weltweit wichtigste Standard für Industrie- und Infrastrukturstromkabel.
• BS 5467 / BS 6346: Britische Standards für armierte Kabel mit XLPE- oder PVC-Isolierung sind in Projekten im Vereinigten Königreich und im Commonwealth weit verbreitet.
• IEC 60332 / EN 50266: Brandausbreitungstests für einzelne Kabel und Kabelbündel, um sicherzustellen, dass Kabel unter definierten Testbedingungen keine Flammen ausbreiten.
• IEC 60331 / BS 6387: Schaltkreisintegritätstests für feuerbeständige Kabel, die bestätigen, dass die Kabel während und nach der Brandeinwirkung ihre elektrische Funktion aufrechterhalten.
• EN 50525: Europäische harmonisierte Normenreihe für Niederspannungs-Energiekabel für allgemeine Anwendungen, flexible Leitungen und Aufzugskabel.

Die Spezifikation von Kabeln, die den relevanten Standards für die Anwendung und Region entsprechen, gewährleistet nicht nur Sicherheit und Leistung, sondern auch die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und die Gültigkeit der Versicherung.

Best Practices für die Installation von Multicore-Kabeln

Selbst das am besten spezifizierte Kabel weist bei falscher Installation eine mangelhafte Leistung auf. Durch ordnungsgemäße Installationspraktiken wird das Kabel vor mechanischer Beschädigung geschützt, zuverlässige Anschlüsse gewährleistet und die elektrische Leistung langfristig aufrechterhalten:

• Beachten Sie immer den minimalen Biegeradius des Herstellers – bei armierten Kabeln beträgt er normalerweise das 6- bis 12-fache des Gesamtdurchmessers des Kabels –, um eine Beschädigung der Leiter oder der Isolierung beim Ziehen und Verlegen zu vermeiden.
• Verwenden Sie in den in IEC 61914 angegebenen Abständen geeignete Kabelklemmen und -stützen, um Kabelbewegungen unter Fehlerstrombedingungen zu verhindern und das Gewicht des Kabels über lange Strecken zu bewältigen.
• Schließen Sie abgeschirmte Kabel mit geeigneten EMV-Kabelverschraubungen ab, die eine 360°-Schirmkontinuität am Eintrittspunkt in Gehäuse gewährleisten und vermeiden Sie Pigtail-Erdungsverbindungen, die die Wirksamkeit der Abschirmung bei hohen Frequenzen beeinträchtigen.
• Trennen Sie mehradrige Strom- und Instrumentierungskabel in Kabeltrassen – oder verwenden Sie spezielle Trassen –, um die induktive Kopplung zwischen Strom- und Signalkreisen zu minimieren, selbst wenn abgeschirmte Kabel verwendet werden.

Fazit

Mehradrige Kabel sind unverzichtbare Komponenten in modernen Elektro- und Steuerungssystemen und bieten eine praktische und platzsparende Möglichkeit, mehrere Stromkreise über einen einzigen Kabelweg zu führen. Von den grundlegenden Konstruktionsprinzipien von Leitern, Isolierung und Bewehrung bis hin zur speziellen Leistung von abgeschirmten Instrumentenkabeln und feuerbeständigen Notstromkreiskabeln umfasst die Multicore-Kabelfamilie eine enorme Produktpalette, die für nahezu jede Industrie-, Gewerbe- und Infrastrukturanwendung entwickelt wurde. Durch das Verständnis der wichtigsten Konstruktionsmerkmale, Typen, Standards und Auswahlkriterien, die hier beschrieben werden, können Ingenieure und Installateure sicher das richtige Multicore-Kabel für jedes bestimmte Projekt spezifizieren und so Sicherheit, Zuverlässigkeit und Einhaltung gesetzlicher Vorschriften von der Installation bis zur gesamten Lebensdauer des Systems gewährleisten.