Verdrillung

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Verdrillung ist das Gegeneinanderverwinden und das schraubenförmige Umeinanderwickeln von Fasern oder Drähten. Bei der Verdrillung von Drähten und in der Fernmeldetechnik spricht man auch von Verseilung. Typische Anwendung bei elektrischen Leitungen ist das Twisted-Pair-Kabel, wie es im Bereich von Ethernet verwendet wird.

Bei einer verdrillten Leitung tauschen die einzelnen Leiter eines Stromkreises entweder in ihrem ganzen Verlauf (bei Kabeln) oder an bestimmten Punkten (bei Freileitungen) ihren Platz zueinander. Durch die Verdrillung wird die gegenseitige Beeinflussung von elektrischen Leitern reduziert. Die Verdrillung ist eine wirksame Maßnahme zur Reduktion induktiv eingekoppelter Gegentaktstörungen.

8 paarweise verdrillte Adern ergeben 4 Paare bzw. 4 Doppeladern
(Twisted-Pair-Kabel)

Kommunikationstechnik[Bearbeiten]

Paarverseilung
Viererverseilung
(Telefonkabel J-Y(St)Y 2-paarig)

In der Fernmeldetechnik wird die Verseilung zur Verminderung der Übersprechkopplung eingesetzt. Das wesentliche Maß bei der Verseilung ist der Drall – auch Dralllänge, Drallschritt oder Schlaglänge genannt. Der Drall ist die Ganghöhe oder Steigung der Schraubenlinie, die sich bei der Verseilung der Drähte ergibt und hat Einfluss auf die Leitungsbeläge. Durch die Verseilung werden die Einzeladern länger als das Kabel selbst. Der Verseilungsfaktor gibt das Verhältnis Einzeladerlänge zu Kabellänge an; er beträgt bei Fernmeldekabeln etwa 1,02 bis 1,04.

Verseilungsarten[Bearbeiten]

In der Praxis kommen folgende Verseilungsarten öfter vor:

Paarverseilung[Bearbeiten]

Zwei Einzeladern sind zu einem Adernpaar (Doppelader) verseilt. Typische Anwendungen von Paarverseilung sind z.B.

Dreierverseilung[Bearbeiten]

Drei Einzeladern sind zu einer Dreiergruppe verseilt. Schaltkabel in Dreierverseilung wurden z.B. früher in analogen Telefon-Vermittlungsstellen verwendet.

Viererverseilung[Bearbeiten]

Typische Anwendungen finden sich im Artikel Viererverseilung.

  • Sternverseilung (Sternvierer)
    Vier Einzeladern haben an jeder Stelle der Verseilung die gleiche Lage zueinander, wobei sich die Adern eines Adernpaares (Doppelader) einander diagonal gegenüberstehen.
    Im Sternvierer verseilte Kabel haben gegenüber paarweise verseilten Kabeln folgende Vorteile:
    Höhere Packungsdichte und niedrigere Dämpfung durch niedrigere Betriebskapazität der Paare.
  • Dieselhorst-Martin-Verseilung (DM)
    Eine spezielle, seit Jahrzehnten veraltete Art des Vierers in Telefon-Fernkabeln (siehe Artikel Viererverseilung).

Sowohl im Stern- als auch im DM-Vierer ist die zusätzliche Übertragung eines dritten Sprechkreises mittels Phantomschaltung möglich. Diese Technik ist heute kaum noch von Bedeutung.

Entstörung durch Verdrillung[Bearbeiten]

Die Verdrillung bewirkt, dass eine durch ein Magnetfeld induzierte Störspannung reduziert wird. Durch das Verdrillen zählen die zwischen den Drähten aufgespannten Teilflächen abwechselnd negativ und positiv. Bei Integration einer magnetischen Flussdichte  \vec B über alle Teilflächen  \vec A wird der wirksame magnetische Fluss  \Phi , aus dem die induzierte Spannung folgt, sehr gering oder im Idealfall zu Null, so dass die induzierte Störspannung stark reduziert wird. Für den Fluss gilt:

\Phi= \int\limits_{A} \vec B \cdot \mathrm{d}\vec {A}

Für die induzierte Spannung gilt:

 U_i= - \frac{\mathrm{d \Phi }}{\mathrm{d} t}  = - \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d} t} \cdot \left ( \int\limits_{A} \vec B \cdot \mathrm{d}\vec {A} \right)

Energietechnik[Bearbeiten]

Verdrillmast einer Freileitung

Bei längeren Freileitungen ohne Abzweige erfolgt die Verdrillung meist nach festen Verdrillschemen. Durch die Verdrillung wird auch die Unsymmetrie der Leitung, die zu unterschiedlichen kapazitiven Belägen gegenüber Erde in Drehstromsystemen führen können, verringert. Diese Symmetrierung der Erdkapazitäten ist zur Anwendung der Erdschlusskompensation wesentlich. Die Verdrillung wird bei Freileitungen meist an sogenannten Verdrillmasten durchgeführt.

Bei eng verzweigten Netzen und bei Parallelführung mehrerer Stromkreise – insbesondere mit mehreren Spannungsebenen – auf den gleichen Masten überwiegt oft die äußere unsymmetrische Leitung von den parallel geführten Stromkreisen. In diesen Fällen findet man große Abweichungen von den Verdrillschemen, indem zum Beispiel Verdrillungen realisiert werden, bei denen nur zwei der drei Leiter auf den Masten ihren Platz tauschen. Auch sind in solchen Anlagen Verdrillstellen an Masten unmittelbar vor der Einführung in die Schaltanlage anzutreffen, um eine möglichst optimale Anordnung des einspeisenden Systems, die Außenleiter (L1/L2/L3), innerhalb des Umspannwerkes zu ermöglichen (Kreuzungsfreiheit der Leiter).

Die Verdrillung erfolgt entweder im Spannfeld oder auf Verdrillmasten.

Da die gegenseitige Beeinflussung von Stromkreisen sich im Rahmen des Netzumbaus verändern kann, ist es möglich, dass bestimmte Verdrillstellen nach Baumaßnahmen im Stromnetz verschwinden oder hinzukommen.

Technische Mechanik[Bearbeiten]

Die Verdrillung, auch relativer Verdrehwinkel genannt, gibt für einen auf Torsion beanspruchten Stab an, wie stark sich sein Querschnitt verdreht, bezogen auf die Länge:

\varphi_{rel} = \frac{\varphi}{l}

mit

  • dem absoluten Verdrehwinkel \varphi
  • der Stablänge l

Literatur[Bearbeiten]

  • Manfred Ellrich: Magnetische Kopplung in Fernsprechkabeln mit Dieselhorst-Martin-Verseilung; Bamberg, 1971

Siehe auch[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Verdrillte Kabel – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien