Elektrische Kabel und Leitungen sind ein wesentlicher Bestandteil jeder Installation. Sie unterscheiden sich in Zweck und technischen Spezifikationen. Eine der Hauptabteilungen betrifft Kabel für Wechselstrom (AC) und Gleichstrom (DC). Im folgenden Artikel stellen wir vor, was diese Begriffe bedeuten, was sie im Zusammenhang mit elektrischen Kabeln und Leitungen bedeuten und gehen auch auf die grundlegenden Unterschiede zwischen Wechselstrom und Gleichstrom ein. Dieses Wissen hilft uns bei der Entscheidung, wann wir bestimmte Kabeltypen verwenden und wie wir die richtige Lösung für unsere Anforderungen auswählen.
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Was bedeutet die Bezeichnung AC bei Elektrokabeln?
Zunächst sollten wir die Markierungen auf den Kabeln verstehen, damit wir die Unterschiede zwischen ihnen erkennen können. Die Schreibweise „AC“ ist eine Abkürzung des englischen Ausdrucks Alternating Current. Daher ist es, wie der Name schon sagt, für den Betrieb mit Wechselstrom konzipiert, der die Flussrichtung zyklisch ändert. In elektrischen Anlagen, die mit einem solchen Strom betrieben werden, unterliegt die Spannung ständigen Änderungen, wodurch sie relativ zum Nullpunkt positive und negative Werte erreicht. Dieser Kabeltyp wird häufig in privaten, gewerblichen und industriellen Installationen verwendet. Denn Wechselstrom ist weltweit die dominierende Stromart in den Stromnetzen.
Wechselstromkabel und -leitungen müssen so ausgelegt sein, dass sie Spannungsschwankungen standhalten und so eine sichere und unterbrechungsfreie Stromübertragung bei verschiedenen Stromwerten gewährleisten. Abhängig von der konkreten Anwendung des Kabels kann es zum Schutz vor Überhitzung und Beschädigungsgefahr unterschiedliche Durchmesser und Isolationsschichten aufweisen. Bei Elektroinstallationen in Häusern haben wir es am häufigsten mit 230 V zu tun. Dies ist der Standard-Stromversorgungswert für die meisten Elektrogeräte. Bei größeren Industrieanlagen mit dauerhafter Strombelastung kommen höhere Spannungen zum Einsatz. Dies erfordert die entsprechende Auswahl von AC-Kabeln mit höherem Widerstand.
Installationskabel sind noch einer weiteren Bedrohung ausgesetzt, denn bei Wechselstrom kommt es zu magnetischer Induktion. Daher ist es wichtig, dass ihre Konstruktion elektromagnetische Störungen minimiert. Aus diesem Grund wird eine spezielle Abschirmung von Wechselstromkabeln verwendet, um zu verhindern, dass elektromagnetische Felder andere Geräte in der Nähe beeinträchtigen. Dies muss auch bei der Konzeption eines solchen Systems berücksichtigt werden.
Was bedeutet Gleichstrom in elektrischen Leitungen und Kabeln?
Kommen wir nun zur Bezeichnung „DC“, die für Direct Current steht. Es tritt an Kabeln auf, die zur Übertragung von Gleichstrom bestimmt sind. Im Gegensatz zu einem Wechselstrom fließt der Strom nur in eine Richtung. Gleichstromkabel werden häufig in Stromversorgungssystemen für Geräte wie Photovoltaikanlagen, Batterien und Elektroautos verwendet. Sie sollten so ausgelegt sein, dass sie den Besonderheiten von Gleichstrom entsprechen. Es zeichnet sich durch einen stabilen Energiefluss aus, daher sind die Anforderungen an die Isolierung sowie die mechanische Beständigkeit andere als bei Wechselstromkabeln.
Elektroinstallationen auf Gleichstrombasis haben eine andere Besonderheit – hier ist die Spannung oft niedriger als bei Anlagen mit Wechselstrom. Dies bedeutet jedoch nicht, dass ihre Gestaltung einfacher ist. Solche Kabel kommen beispielsweise in einer Photovoltaikanlage vor, wo die Solarmodule mit einem Gleichstromkabel mit dem Wechselrichter verbunden sind. Die Auswahl der Kabel ist daher entscheidend für den optimalen Betrieb der gesamten Anlage sowie deren Sicherheit.
Eine weitere Herausforderung bei Gleichstromanlagen ist die Notwendigkeit, Energieverluste zu vermeiden. Gleichstrom weist eine solche Spezifität auf, dass er insbesondere über größere Entfernungen im Vergleich zu Wechselstrom zu größeren Energieverlusten führen kann. Daher sind hier isolierte Kabel mit entsprechendem Durchmesser entscheidend, um diese Verluste so gering wie möglich zu halten. Zu bedenken ist auch, dass Gleichstromkabel anfällig für Überhitzung sind, was eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit ihrer Konstruktion erfordert, insbesondere im industriellen Einsatz oder bei starker Belastung.
Was ist der Unterschied im Fluss von Gleich- und Wechselstrom?
Nachdem wir nun die Kennzeichnung der Kabel und ihre Eigenschaften kennen, können wir uns auf die Unterschiede konzentrieren. Diese wurden in den vorherigen Absätzen bereits einigermaßen beschrieben, nun werden wir die wichtigsten Dinge an einer Stelle sammeln.
Wir können also sagen, dass der Hauptunterschied zwischen Gleichstrom (DC) und Wechselstrom (AC) in der Art und Weise liegt, wie Energie durch den Draht fließt. Bei Wechselstrom kann sich diese Richtung zyklisch ändern, wodurch die Übertragung über große Entfernungen effektiver wird. Dies ist besonders wichtig in großen Netzwerken, in denen Stromkabel Energie störungsfrei übertragen können. Dies bedeutet, dass sich die Stromrichtung mehrere Dutzend oder sogar mehrere Hundert Mal pro Sekunde ändern kann (natürlich abhängig von der Spannungsfrequenz).
Gleichstrom zeichnet sich, genau wie der Name schon sagt, durch eine konstante Flussrichtung aus, was ihn stabiler macht, gleichzeitig aber bei der Übertragung über größere Entfernungen weniger effektiv ist. Es ist kein Zufall, dass Gleichstrom häufig in Geräten verwendet wird, die eine präzise und stabile Stromversorgung benötigen, z. B. in der Elektronik. Gleichstrom erzeugt nicht die Energie, die mit elektromagnetischer Induktion verbunden ist.
Ein weiterer Unterschied besteht in der Art und Weise, wie Energie in Energiesystemen übertragen wird. Wechselstrom lässt sich leichter zu höheren und niedrigeren Spannungen transportieren. Um Gleichstrom über große Entfernungen übertragen zu können, sind spezielle Wandler erforderlich. Dadurch entstehen höhere Installationskosten.
Wir sehen also, dass beide Stromarten ihre eigenen Besonderheiten haben und die Wahl zwischen der einen und der anderen von den spezifischen Anforderungen in Bezug auf Parameter wie Installation, Übertragungsentfernung und Art der mit Strom versorgten Geräte abhängt.
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