Fachlexikon

Lackdraht mit zusätzlicher Backlackschicht auf Polyamidbasis, die durch Wärme oder Lösungsmittel verklebbar ist. Damit können Wicklungen ohne Tränkvorgang miteinander verbunden (verbacken) werden.

Unter Brandlast versteht man die Energiemenge, die durch Verbrennen freigesetzt werden kann. Die Brandlast von Kabeln wird aus dem heizwert und der Menge der verwendeten brennbaren Werkstoffe errechnet und bildet ein Maß für die anzuwendenden Schutzmaßnahmen (z.B. für die Bemessung von Sprinkler-Anlagen und die Belegung von Kabeltragsystemen).

Maß für die Verformungsfähigkeit (Duktilität) von Materialien. Die Bruchdehnung gibt an, um wie viel Prozent seiner ursprünglichen Länge man einen Lackdraht dehnen kann, bevor er in zwei Teile zerbricht. Sie bestimmt wesentlich die Formstabilität von Wicklungen. Durch Verformung (z.B. Ausziehen) wird die Bruchdehnung reduziert.

Drahtlacke sind flüssige, in Lösungsmitteln gelöste Kunstharze, die in festem Zustand isolierende Eigenschaften aufweisen und den isolierten Drähten zudem mechanischen, thermischen und chemischen Schutz gewähren. Drahtlacke bestehen gewöhnlich zu 20-45 % aus Kunstharz (Festkörpergehalt) und zu 55-80 % aus Lösungsmitteln. Diese Verdampfen nach dem Auftragen der Lösung und bilden einen Film aus dem gelösten Kunstharz.

Maß für die Isolationsfestigkeit von Isolierstoffen. Legt man an eine Isolation - die von 2 Elektroden begrenzt wird - eine stetig steigende elektrische Spannung an, so kommt es bei Erreichen der Isolationsfestigkeit durch das angelegte elektrische Feld zu einer Zerstörung der Isolation, den elektrischen Durchschlag. Bei Lackdrähten ist die Durchschlagsspannung abhängig von der Lackschichtdicke, der Zentrizität der Lackschicht, der Oberflächengüte des Blankdrahts sowie dem Einbrenngrad der Lackisolation. Die Prüfung erfolgt abhängig vom Durchmesser entweder an zwei verdrillten Drahtproben (Twist) oder an einer Drahtprobe über einen Zylinder.

Fremdstoffe im Kupferdraht, die meist aus den vorgelagerten Technologiestufen stammen, zum Beispiel keramische Einschlüsse und/oder Oxidanreicherungen aus den Schmelztechnologien, Stahl- oder Zundereinschlüsse aus dem Walzvorgang des DGW-Drahtes oder auch Verunreinigungen aus dem Ziehprozess.

Prozentualer Anteil des Kunstharzes im Drahtlack. Ein Drahtlack mit 40 % Festkörpergehalt besteht zu 40 % aus Kunstharz und zu 60 % aus Lösungsmitteln.

Flammwidrig sind Kabel, die zwar durch eine Zündflamme zum Brennen gebracht werden können, deren Brand sich aber beim Einzelkabel nur wenig über den Brandbereich hinaus ausbreite und nach Entfernen der Zündflamme von selbst erlöscht. Bei senkrechter Bündelanordnung, z.B. in Kabelsteigschächten, kann jedoch ein Weiterbrennen nicht verhindert werden (Kamineffekt). Um dies zu unterbinden benötigt das Kabel die zusätzliche Eigenschaft „Keine Brandfortleitung“.

Bei einem Verbrennungsvorgang lässt es sich nicht vermeiden, dass geringe Mengen von toxischen Gasen wie CO und CO2 freigesetzt werden. Die Brandgase dürfen aber keine Halogenwasserstoffverbindungen /HCl, HF, HBr) und andere stark giftige Gase (Phosgene, HCN) enthalten. Dasselbe gilt für Schwefel und Stickoxide.

Um die Verarbeitbarkeit von Lackdrähten an Wickelmaschinen zu ermöglichen, wird nach dem Lackierprozess eine dünne Schicht eines Gleitmittels aufgetragen. Als Gleitmittel werden Paraffin- oder Bienenwachse in gelöster Form oder in fester Form eingesetzt. Der flüssige Auftrag erfolgt dabei durch in Benzin gelöstes Wachs über Filze, der feste Auftrag hingegen über einen mit Gleitmittel getränkten Wollfaden.

Graduierung der genormten Lackschichtdicke bei Lackdrähten durch die Vorgabe der Mindestzunahme der Isolation durch die Lackschicht sowie den Maximalwert des Außendurchmessers des Lackdrahtes. Grad 1-Drähte haben die dünnste, Grad 3-Drähte die dickste Lackschicht. Wo Grad 1 aufhört, fängt Grad 2 an, wo Grad 2 aufhört fängt Grad 3 an. Grad 3-Drähte werden insbesondere dort eingesetzt, wo es auf hohe Zuverlässigkeit ankommt (zum Beispiel Windkraftanlagen) oder zur Vermeidung von Teilentladungen bei frequenzumformergespeisten Motoren.

Als Halogene bezeichnet man die Elemente der Gruppe 7 im Periodensystem: Chlor (Cl), Fluor (F), Brom (Br) und Jod (I). Als halogenfreie Litzen werden Litzen bezeichnet, welche nur einen sehr geringen Prozentsatzdieser Elemente besitzen. Der weitest verbreitete halogenhaltige Kunststoff ist PVC (Polyvinylchlorid). Im Brandfall oder bei starker thermischer Belastung beginnt sich PVC zu zersetzen. Dabei wird neben weiteren Spaltprodukten auch Salzsäure freigesetzt, welche zu sehr aggressiver Korrosion führt. Daher besteht die Tendenz, halogenhaltige Kunststoffe durch halogenfreie zu ersetzen. So wird beispielsweise PVC im großen Maße durch Polyolefine ersetzt, wie z.B. Polyethylen. Dank halogenfreier Kabel verhindert man das Entstehen von sowohl korrosiven als auch giftigen Gasen.

Die HFZ wird im kontinuierlichen Fertigungsprozess ermittelt und gibt die Anzahl von Isolationsfehlstellen bezogen auf eine bestimmte Lackdrahtlänge an. Zur Ermittlung der HFZ wird der Draht mit konstanter Geschwindigkeit über eine Elektrode mit V-förmiger Nut gezogen. Zwischen der Elektrode und der Masse wird eine Gleichspannung angelegt. Bei Schwachstellen in der Isolation kommt es zu einem Stromfluss im µA-Bereich Da der Kurzschluss im µA-Bereich liegt, hinterlässt dieser keine Strommarken und die Prüfung ist als zerstörungsfrei zu betrachten.

Korrosiv wirkende Gase verbinden sich mit der Feuchtigkeit zu aggressiven Säuren, die Metallteile angreifen und hier, selbst bei geringem direkten Brandschaden, große Folgeschäden verursachen. Dies betrifft auch nicht direkt vom Brandereignis betroffene Stellen. Besonders gefährdet sind elektrische Kontakte, elektronische Bauteile und Apparate, Maschinen und Metallkonstruktionen. Sogar das von Beton eingeschlossene Armierungseisen wird angegriffen.

Kurzzeichen Cu (lat. Cuprum). Spezifisches Gewicht 8,93 g/cm3. Elektrische Leitfähigkeit 58,1·106 S/m (SI-Einheit)oder 58,1 m /Ω mm². Geschätztes Vorkommen in der Erdkruste ca. 50 kg auf 1000 t. Aufgrund seiner dem Silber nahe kommenden elektrischen Leitfähigkeit, dominierendes Leitermaterial in der Elektrotechnik. Jährlicher verbrauch für Draht ca. 10 Mio. Tonnen weltweit. Cu-Gesamtverbrauch ca. 16 Mio. Tonnen Anteil. Recycling ca. 40 %.

Die Eigenschaftsanforderungen an die verschiedenen Lackdrahttypen sowie die Festlegung der erforderlichen Prüfbedingungen wurden durch das IEC (International Electrotechnical Commission) erarbeitet und vom Europäischen Komitee für elektrotechnische Normung (CENELEC) bestätigt. Die Anforderungen sind in der Reihe DIN EN 60317, die Prüfmethoden in der Reihe DIN EN 60851 genormt.

Bei Lackdrähten Grad der Haftung der Lackschicht am Kupferblankdraht; die Prüfung erfolgt über die Wickellockenprüfung oder über die sog. "Schlaufung" beim Reißversuch. Bei der Wickellockenprüfung wird der Lackdraht über einen Dorn gewickelt, sodass Außenfaserdehnungen bis zu 60% erreicht werden. Anschließend wird unter dem Mikroskop die Wickellocke auf Risse untersucht. Bei der Reißprüfung zur Ermittlung der Bruchdehnung wird die Bruchstelle darauf kontrolliert, wie weit der Lackfilm zurückgeschlauft ist, d. h. wie weit das blanke Kupfer aus der Lackisolationhervorschaut.

Maß für das Vermögen eines elektrischen Leiters, Strom zu leiten. Reziprokwert des spez. Widerstandes. Cu hat eine Leitfähigkeit von 58,1·106 S/m.

Zweischichtlackdraht, dessen Isolationsschicht aus zwei verschiedenen, übereinanderliegenden Lackschichten aufgebaut ist. Der bekannteste Overcoatlackdraht besitzt eine Grundschicht (Basecoat) aus Polyesterimid und eine Deckschicht (Topcoat) aus Polyamidimid (unser Typ W 210).

Ein weiteres Maß für die Verformbarkeit von Lackdrähten: In einer speziellen Prüfvorrichtung wird der Draht unter definierten Bedingungen unter Zug um einen Dorn gewickelt. Anschließend wird der Draht entlastet und der Winkel in Grad ermittelt, um den der Draht zurückfedert.

Beschreibt die Kraft, die aufzuwenden ist, damit eine bleibende Verformung auftritt, d.h. bei der das Material aus dem elastischen in den plastischen Zustand übergeht.

Der dielektrische Verlustfaktor ist ein Maß für die Energieverluste, die in dem Dielektrikum (der Isolation) eines Kondensators auftreten. Nur ideale Isolationen haben keine Ohmschen Verluste (Wirkverluste). Reale Isolationen, wie die Lackisolation eines Kupferlackdrahtes, weisen einen zwar kleinen, aber nachweisbaren dielektrischen Verlust auf.

Dabei werden normalerweise die zu imprägnierenden Teile in das Tränkmittel eingetaucht. Zur Vermeidung von Lufteinschlüssen geschieht das oft unter Vakuum. Nach dem Tränkvorgang wird das Tränkmittel in einem Durchlaufofen getrocknet und ausgehärtet. Das Verfahren wird insbesondere bei größeren Wicklungen praktiziert. Moderne Verfahren arbeiten auch bei der Tauchtränkung schon nach dem Strom-UV-Verfahren. D. h. vor der Tauchtränkung wird die Wicklung über Stromwärme erwärmt (größere Aufnahme von Tränkmittel) und nach dem Tauchvorgang das Tränkmittel auch mit Stromwärme ausgehärtet. Zur Unterstützung der Aushärtung an den äußeren, kälteren Stellen wird zusätzlich UV-Licht eingesetzt.

Der Temperatur-Index beschreibt das Langzeitverhalten eines Kunststoffes. Der Temperatur-Index definiert die Alterungstemperatur (in °C), bei der das Material nach 20.000 Stunden noch eine absolute Bruchdehnung von 50 % hat. Ein Anstieg des Temperatur-Index um +10 °C ergibt annäherungsweise die doppelte Lebensdauer für einen Kunststoff. Um die Dauertemperaturbeständigkeit einer Isolation bestimmen zu können, werden die bei verschiedenen Temperaturen gemessenen Alterungszeiten in ein Arrhenius-Diagramm (Ordinate: log Zeit; Abszisse: reziproke absolute Temperatur) eingetragen. Die aufgezeichneten Punkte werden mit einer Geraden verbunden. In der Verlängerung dieser Geraden bis zur 20.000 Stunden-Achse kann die Lebensdauer resp. der Temperatur-Index ermittelt werden.

Thermoplastische Kunststoffe bestehen aus fadenförmigen Makromolekülen, die sowohl im ungeordneten Zustand (amorph) als auch im geordneten Zustand (kristallin) vorliegen können. Die Umwandlungstemperatur der amorphen Phase (Tg = Glasumwandlungstemperatur) limitiert die Einsatztemperatur in der Kälte, die Umwandlungstemperatur der kristallinen Phase (Tm = Schmelztemperatur die Einsatztemperatur in der Wärme. Oberhalb der Schmelztemperatur verschwindet die kristalline Phase, die Fadenmoleküle können sich frei bewegen, das Material beginnt zu fließen. Das Polymer kann thermoplastisch verarbeitet werden.

Gewickelte Spulen (Motor, Transformator u. ä.) werden zur Erhöhung der Lebensdauer oft mit Tränklacken oder Tränkharzen imprägniert. Üblich sind heute zwei Verfahren: die Tauchimprägnierung (Tauchtränkung) und die Träufelimprägnierung. Die Imprägnierung hat folgende Aufgaben:

1. Mechanischer Schutz durch Verfestigung und Verbackung der Bestandteile einer Wicklung, insbesondere der Lackdrahtwindungen untereinander und mit den sonstigen Isolationen;
2. Schutz gegen Korrosion durch Verhinderung des Eindringens von Feuchtigkeit, Staub, Schmutz und chemisch aggressiven Stoffen;
3. Thermischer Schutz durch Verbesserung der Temperaturleitung. Durch das Imprägniermittel kann die im Leiter entstehende Wärme besser an die Umgebung und/oder das Blechpaket abgegeben werden.

Im Gegensatz zur Tauchtränkung wird bei der Träufelimprägnierung die vorgewärmte, sich drehende Wicklung von oben mit Tränkharz (meist ungesättigte Polyesterharze) über Düsen "beträufelt". Durch die Kapillarwirkung wird das Tränkharz in die Wicklung gezogen. Nach Beendigung des Träufelvorgangs wird das Tränkharz dadurch ausgehärtet, dass Strom durch die Wicklungsleiter geschickt wird. Bei neueren Verfahren wird diese Stromwärmeaushärtung auch durch zusätzliche UV-Bestrahlung unterstützt. Das Träufelverfahren wird insbesondere bei kleineren Wicklungen eingesetzt.

Durch die Elektronenstrahlvernetzung behalten wärmebeständige Anschlussleitungen auch bei hohen Temperaturen (> 100 °C) ihre mechanische Festigkeit bei und sind unschmelzbar. Vernetzte Materialien tropfen nicht ab und garantieren daher auch eine hohe Betriebs- und Kurzschluss-Sicherheit.

Auch Zähigkeit einer Substanz. Widerstand eines Stoffes gegen eine Formänderung. Je zäher ein Stoff ist, desto höher ist seine Viskosität.

Durch die Vernetzung werden die Fadenmoleküle (in der amorphen Phase) miteinander chemisch verknüpft. Dabei entsteht ein dreidimensionales Netzwerk. Die Fadenmoleküle können sich (unabhängig von der Temperatur) nicht mehr frei bewegen. Oberhalb der Schmelztemperatur kann das Material nicht mehr fließen, sondern geht in einen gummi-elastischen Zustand über.

Vorteile vernetzter Isolationsmaterialien:

• erhöhte Wärmedruckbeständigkeit und Zugfestigkeit
• Sicherheit im Kurzschlussfall dank gesicherter Temperatur-Form-Beständigkeit
• bessere Chemikalienbeständigkeit
• unschmelzbar, Lötkolbenfestigkeit
• höhere Schlagzähigkeit und Rissbeständigkeit
• bessere Abriebfestigkeit und Witterungsbeständigkeit

Auch Prüfung der Erweichungstemperatur. Gibt einen Hinweis auf die Temperaturstabilität der Lackschichten unter Belastung. Ist bei stetiger Aufheizung diejenige Temperatur, bei der zwei gekreuzte und an der Kreuzungsstelle belastete Lackdrahtprobekörper gerade kurzgeschlossen werden, wenn zwischen den zwei Drähten eine elektrische Spannung anliegt (Kreuzungsstelle erweicht unter Druck und Temperatur).

Dient der Haftungsprüfung der Lackschicht am Kupfer unter Temperaturbelastung. Eine Drahtwendel (”Wickellocke”, hergestellt durch Wicklung des zu prüfenden Lackdrahtes um einen Dorn) wird bei erhöhter Temperatur über eine bestimmte, genormte Zeit in einen Wärmeschrank gelagert und anschließend unter dem Mikroskop auf Risse untersucht.

Maß für die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegen Zugbeanspruchung. Sie beschreibt die Kraft, die aufzuwenden ist, um einen Probekörper definierten Querschnitts zu zerreißen und wird auf den Anfangsquerschnitt des Prüflings bezogen.

Flachdrähte aus Kupfer, lackisoliert
Maße nach DIN EN 60317-0-2

Berechnung der Außendurchmesser (UGW, MW, OGW)=

UGW = Nenndurchmesser - zulässige Abweichung + Lackzunahme Min.
MW = Nenndurchmesser + Lackzunahme Mittelwert
OGW = Nenndurchmesser + zulässige Abweichung + Lackzunahmen Max.