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Eine elektrische Leitung besteht aus mehreren aufeinander abgestimmten Komponenten. Im Inneren übernimmt der Leiter die Stromübertragung, die Aderisolation sorgt für die elektrische Trennung. Bei mehradrigen Leitungen werden mehrere isolierte Adern zusammengeführt. Je nach Anwendung kommen weitere Schichten wie Füllmaterial, Innenmantel oder Schirmung hinzu. Den äußeren Abschluss bildet der Außenmantel.
Wie eine Leitung im Detail aufgebaut ist, hängt von ihrem Einsatz ab. Bei einer fest verlegten Leitung spielen andere Eigenschaften eine Rolle als bei einer flexiblen Anschlussleitung im Gerätebau oder einer Leitung, die regelmäßig bewegt und mechanisch beansprucht wird.
Wie ist eine elektrische Leitung aufgebaut?
Von innen nach außen besteht eine typische elektrische Leitung aus:
- Leiter
- Aderisolation
- Aderverband beziehungsweise Verseilung
- je nach Ausführung Füllmaterial oder Innenmantel
- gegebenenfalls Schirmung
- Außenmantel
Nicht jede Leitung enthält alle diese Komponenten. Welche Schichten erforderlich sind, richtet sich nach den elektrischen, mechanischen und umgebungsbedingten Anforderungen.
Der Leiter als elektrisch leitender Kern
Im Zentrum der Leitung befindet sich der Leiter. Bei Netzleitungen und vielen industriellen Anschlussleitungen wird dafür Kupfer verwendet. Neben dem Material entscheidet vor allem die Konstruktion darüber, wie flexibel sich eine Leitung ausführen lässt.
Massive, eindrähtige Leiter eignen sich vor allem für Anwendungen mit geringer Bewegungsbeanspruchung. Mehrdrähtige und feindrähtige Leiter bestehen aus mehreren einzelnen Drähten und lassen sich leichter biegen. Sie kommen deshalb häufig bei flexiblen Netzleitungen und Geräteanschlüssen zum Einsatz.
Eine weitere wichtige Größe ist der Leiterquerschnitt. Er wird passend zur vorgesehenen elektrischen Belastung und zur jeweiligen Anwendung gewählt.
Ader und Aderisolation
Ein Leiter bildet zusammen mit seiner unmittelbaren Isolation eine Ader. Eine dreiadrige Netzleitung enthält entsprechend drei voneinander isolierte Adern.
Die Aderisolation verhindert einen elektrischen Kontakt zwischen den Leitern und muss zugleich den Betriebsbedingungen der Leitung standhalten. Je nach Konstruktion kommen dafür beispielsweise PVC, PE, TPE oder Silikon infrage.
Bei mehradrigen Leitungen erleichtern die Aderkennfarben nach VDE 0293 die Zuordnung der einzelnen Leiterfunktionen.
Verseilung und Aufbau mehradriger Leitungen
Bei mehradrigen Leitungen werden die einzelnen Adern zu einem gemeinsamen Verband zusammengeführt. Häufig erfolgt dies durch Verseilung.
Dadurch lässt sich die Leitung je nach Konstruktion kompakt und flexibel aufbauen. Zwischenräume können mit Füllmaterial ausgeglichen werden. Bei komplexeren Leitungskonstruktionen kann zusätzlich ein Innenmantel eingesetzt werden, der den Aderverband stabilisiert und eine definierte Grundlage für weitere Schichten bildet.
Auch die Leitungskennzeichnungen nach VDE und IEC geben Hinweise auf Aufbau, Werkstoffe und Eigenschaften einer Leitung.
Schirmung gegen elektromagnetische Störungen
Eine Schirmung kommt dort zum Einsatz, wo elektromagnetische Einflüsse berücksichtigt werden müssen. Sie kann Störungen von außen reduzieren und gleichzeitig die Abstrahlung elektromagnetischer Störungen aus der Leitung begrenzen.
Verwendet werden unter anderem Geflechtschirme aus leitfähigen Drähten, metallisierte Folien oder Kombinationen beider Varianten. Welche Ausführung geeignet ist, hängt von der jeweiligen Anwendung ab.
Für eine wirksame EMV-gerechte Verkabelung sind neben der Schirmung auch deren Anbindung, Erdung und Leitungsführung entscheidend.
Der Außenmantel schützt die Leitung
Der Außenmantel umschließt den inneren Leitungsaufbau und schützt ihn vor äußeren Einflüssen. In industriellen Anwendungen können beispielsweise Abrieb, Feuchtigkeit, Öle, chemische Stoffe, Temperatur oder UV-Strahlung eine Rolle spielen.
Entsprechend wichtig ist die Auswahl des Mantelwerkstoffs. Häufig werden PVC, PUR oder thermoplastische Elastomere eingesetzt. PVC eignet sich für viele klassische Anwendungen, während PUR beispielsweise bei höheren mechanischen Anforderungen eingesetzt werden kann. Die Unterschiede zwischen PVC, PUR und TPE bei Netzleitungen betreffen unter anderem Flexibilität, Abriebfestigkeit und Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen.
Damit unterscheiden sich Aderisolation und Außenmantel auch funktional klar voneinander: Die Aderisolation trennt die einzelnen Leiter elektrisch, während der Außenmantel den gesamten Leitungsaufbau schützt.
Die Bestandteile einer elektrischen Leitung im Überblick
| Bestandteil | Aufgabe | Typische Ausführung |
|---|---|---|
| Leiter | Übertragung des elektrischen Stroms | Kupfer, ein- oder mehrdrähtig |
| Aderisolation | Elektrische Isolation des Leiters | PVC, PE, TPE, Silikon |
| Aderverband | Zusammenfassung mehrerer Adern | häufig verseilt |
| Füllmaterial / Innenmantel | Formgebung und Stabilisierung | abhängig vom Leitungsaufbau |
| Schirmung | Reduzierung elektromagnetischer Störungen | Geflecht, Folie oder Kombination |
| Außenmantel | Schutz vor äußeren Einflüssen | beispielsweise PVC, PUR oder TPE |
Welcher Leitungsaufbau passt zur Anwendung?
Der geeignete Leitungsaufbau ergibt sich aus dem Zusammenspiel aller Komponenten. Bei einer flexiblen Geräteanschlussleitung müssen beispielsweise Leiteraufbau, Isolation und Mantel zur vorgesehenen Bewegungsbeanspruchung passen.
Bei der Auslegung spielen unter anderem Nennspannung, Leiterquerschnitt, Aderzahl, Temperaturbereich, mechanische Beanspruchung, Umgebungsbedingungen und mögliche EMV-Anforderungen eine Rolle.
In industriellen Anwendungen können zusätzlich Leitungslänge, Steckverbinder, länderspezifische Ausführungen und Zulassungen relevant sein. Entsprechend lassen sich Netzleitungen für industrielle Anwendungen auf die technischen Rahmenbedingungen des jeweiligen Geräts oder der Maschine abstimmen.
Für die Auswahl des passenden Leitungstyps ist außerdem die Abgrenzung zwischen Netzleitungen und Anschlussleitungen relevant.
Häufige Fragen zum Aufbau elektrischer Leitungen
Besteht jede elektrische Leitung aus mehreren Adern?
Nein. Es gibt sowohl einadrige als auch mehradrige Leitungen. Die benötigte Aderzahl richtet sich nach der elektrischen Funktion und der jeweiligen Anwendung.
Braucht jede elektrische Leitung eine Schirmung?
Nein. Eine Schirmung wird eingesetzt, wenn elektromagnetische Einflüsse für die Anwendung relevant sind. Viele klassische Netzleitungen kommen ohne zusätzliche Schirmung aus.
Welche Schicht liegt bei einer Leitung ganz außen?
Den äußeren Abschluss bildet üblicherweise der Außenmantel. Er schützt die darunterliegenden Komponenten vor äußeren Belastungen.