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Sternvierer-Verseilung in Kabeln: Eigenschaften & Vorteile
Die Sternvierer-Verseilung ist eine von vielen verschiedenen Verseilmöglichkeiten in der Kabelfertigung. Speziell bei vieradrigen Datenleitungen kommen drei unterschiedliche Verseilarten vor. Diese sind Lagenverseilung, Twisted Pair-, auch Paarverseilung genannt und die sogenannte Sternvierer-Verseilung.
Die Unterschiede der Verseilarten
Lagenverseilung
Hierbei werden die Adern in aufsteigender Reihenfolge miteinander verseilt. Es ergibt sich dadurch die Reihenfolge: Ader 1, Ader 2, Ader 3 und Ader 4. Bei der Lagenverseilung werden die Leitungsadern in mehreren Schichten um ein Zentrum verseilt und anschließend mit einem Mantel umgeben. Diese Methode eignet sich vor allem für Leitungen mit bis zu sieben Adern und zeichnet sich durch geringere Herstellungskosten und eine einfache Fertigung aus. Allerdings können bei Leitungen mit mehr als sieben Adern Nachteile wie Aderbrüche und ein Korkenziehereffekt auftreten, insbesondere bei Biegevorgängen, da sich die Adern im Innenleben verschieben. Geschirmte Leitungen erfordern zusätzlich eine Umwicklung mit Vlies oder Folien. Weitere, vertiefende Informationen zu der Lagenverseilung finden Sie hier.
Twisted Pair Verseilung
Zur Übertragung von Signalen über zwei Aderpaare besteht häufig die Gefahr, dass sich die Signale gegenseitig beeinflussen, ein Phänomen, das als Nah-Nebensprechen bezeichnet wird. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, kommt die Twisted-Pair-Verseilung zum Einsatz, bei der jeweils zwei Adern miteinander verdrillt und anschließend die Aderpaare miteinander verseilt werden. Diese Verseilung reduziert zwar das Nah-Nebensprechen, hat jedoch den Nachteil, dass die Leitung dicker, unrunder und mechanisch weniger stabil ist als bei der Lagenverseilung. Insbesondere bei Anwendungen in Energieketten, wo Platz und der Leitungsdurchmesser eine wichtige Rolle spielen, kann dies problematisch sein, da die Energiekette begrenzten Raum bietet und auch der Biegeradius stark vom Außendurchmesser der Leitung abhängt.
Kann das Nah-Nebensprechen hingegen vernachlässigt werden, ist die Lagenverseilung die kostengünstigere und gleichzeitig mechanisch stabilere Lösung, insbesondere bei Einsatz in Energieketten.
Sternvierer oder Star-Quad-Verseilung
Ein Sternvierer ist eine alternative Methode zur Verseilung von Leitungen, die statt der üblichen Paarverseilung mit zwei Twisted-Pair-Elementen verwendet wird. Hierbei werden vier Adern in einer bestimmten Reihenfolge über Kreuz miteinander verseilt, wobei die gegenüberliegenden Adern jeweils ein Aderpaar bilden: Nach der ersten Ader folgt die dritte, dann die zweite und zuletzt die vierte.
Ähnlich wie bei der Paarverseilung sorgt diese Anordnung bei lagenverseilten Leitungen für eine effektive Reduzierung des sogenannten Nah-Neben-Sprechens, das die störende Beeinflussung zwischen benachbarten Aderpaaren beschreibt, ohne dabei die mechanische Stabilität der lagenverseilten Struktur zu beeinträchtigen.
Effiziente Verseilung für vier Adern
Diese Bauform ist vor allem bei der Verwendung von vier Adern sinnvoll, da sie unter diesen Bedingungen mehrere entscheidende Vorteile bietet: Es können genau zwei symmetrische Paare gebildet werden, die eine ideale Geometrie aufweisen, wobei sich die Leiter perfekt gegenüberliegen. Dadurch lassen sich Störungen optimal kompensieren. Bei einer geringeren oder höheren Anzahl von Adern treten dagegen Einschränkungen auf: Mit nur zwei Adern kann lediglich ein einfaches Paar gebildet werden, während bei mehr als vier Adern die geometrische Anordnung deutlich komplizierter wird und die Vorteile der Kompensation nachlassen. Deshalb gilt der Sternvierer als die physikalisch effizienteste Struktur, wenn genau vier Adern verwendet werden.
Vorteile der Sternvierer-Verseilung
Hohe Flexibilität: Die Sternvierer-Konstruktion sorgt dafür, dass die Leiter in einer stabilen Struktur verseilt sind, wodurch sie sich besser für wiederholte Bewegungen und Biegewechsel eignen. Das reduziert Materialspannungen bei dynamischen Anwendungen wie in Energieketten.
Minimierung mechanischer Belastungen: In einer Sternvierer-Struktur werden die Adern so verseilt, dass sie sich gegenseitig stützen. Dies minimiert mechanische Zug- und Druckbelastungen innerhalb der Leitung und führt zu einer längeren Lebensdauer.
Hohe Torsions- und Biegewechselfestigkeit: Sternvierer-Kabel widerstehen seitlichen Biegungen, Verdrehungen und abrupten Bewegungen, was notwendig ist, wenn Kabel in Energieketten kontinuierlich hin- und herlaufen müssen.
Verbesserte elektromagnetische Eigenschaften: Durch die gleichmäßige Verseilung in Sternvierer-Struktur werden elektromagnetische Störungen kompensiert, da Störfelder zwischen Leiterpaaren neutralisiert werden können. Dies erhöht die Datenintegrität und Signalqualität.