PVC-ummanteltes MICC-Kabel. Leiterquerschnittsfläche: 1,5 mm² ; Gesamtdurchmesser: 7,2 mm.
Fünf metallummantelte Kabel führen durch Messingarmaturen in die linke Seite eines Schaltschranks, während dahinter blanke Kabel an der Betonwand entlanglaufen.
Mineralisolierte Kabel an einer Verteilerplatine

Mineralisoliertes kupferummanteltes Kabel (MICC) ist eine Art elektrisches Kabel, dessen Leiter aus Kupfer bestehen und von einem Kupfermantel umgeben sind, der mit anorganischem Magnesiumoxidpulver isoliert ist . Die Bezeichnung wird oft mit MICC oder MI abgekürzt und umgangssprachlich als Pyro bezeichnet (da der ursprüngliche Hersteller und Vertreiber dieses Produkts in Großbritannien die Firma Pyrotenax war ). Ein ähnliches Produkt mit einem Mantel aus anderen Metallen als Kupfer wird als mineralisoliertes metallummanteltes Kabel (MIMS) bezeichnet.

Konstruktion

MI-Kabel werden hergestellt, indem Kupferstäbe in ein kreisförmiges Kupferrohr eingelegt und die Zwischenräume mit trockenem Magnesiumoxidpulver gefüllt werden . Anschließend wird die gesamte Konstruktion zwischen Walzen gepresst, um ihren Durchmesser zu verringern (und ihre Länge zu erhöhen). MI-Kabel enthalten häufig bis zu sieben Leiter, einige Hersteller bieten sogar Kabel mit bis zu 19 Leitern an.

Da MI-Kabel (außer an den Enden) keine organischen Materialien als Isolierung verwenden, sind sie feuerbeständiger als kunststoffisolierte Kabel. MI-Kabel werden in kritischen Brandschutzanwendungen wie Alarmschaltungen, Feuerlöschpumpen und Rauchabzugsanlagen eingesetzt. In der Prozessindustrie, die mit brennbaren Flüssigkeiten arbeitet, kommen MI-Kabel überall dort zum Einsatz, wo kleine Brände andernfalls Steuer- oder Stromkabel beschädigen würden. MI-Kabel sind zudem hochbeständig gegen ionisierende Strahlung und finden daher Anwendung in der Instrumentierung von Kernreaktoren und kernphysikalischen Apparaturen.

MI-Kabel können mit einem Kunststoffmantel umhüllt sein, der zur besseren Identifizierung farbig ist. Der Kunststoffmantel bietet dem Kupfermantel zusätzlichen Korrosionsschutz.

Das Metallrohr schirmt die Leiter vor elektromagnetischen Störungen ab . Die Metallummantelung schützt die Leiter zudem physisch, insbesondere vor versehentlichem Kontakt mit anderen stromführenden Leitern.

Geschichte

Das erste Patent für MI-Kabel wurde 1896 dem Schweizer Erfinder Arnold François Borel erteilt. In der Patentanmeldung wurde das Isoliermaterial zunächst als pulverisiertes Glas, Kieselsteine ​​oder Asbest beschrieben . Die französische Firma Société Alsacienne de Construction Mécanique trieb die Entwicklung maßgeblich voran. [ 1 ] Die kommerzielle Produktion begann 1932, und mineralisolierte Kabel wurden in großem Umfang auf Schiffen wie der Normandie und Öltankern sowie in so wichtigen Einrichtungen wie dem Louvre eingesetzt . 1937 erwarb das britische Unternehmen Pyrotenax die Patentrechte an dem Produkt von der französischen Firma und nahm die Produktion auf. Während des Zweiten Weltkriegs wurde ein Großteil der Produkte des Unternehmens in militärischer Ausrüstung verwendet. Das Unternehmen ging 1954 an die Börse. [ 2 ]

Um 1947 prüfte der britische Kabelherstellerverband die Möglichkeit, ein mineralisoliertes Kabel herzustellen, das mit dem Produkt von Pyrotenax konkurrieren sollte. Die Hersteller der Produkte „Bicalmin“ und „Glomin“ fusionierten schließlich mit der Firma Pyrotenax.

Die Firma Pyrotenax brachte 1964 eine Version ihres Produkts mit Aluminiummantel auf den Markt. MI-Kabel werden heute in mehreren Ländern hergestellt. Pyrotenax ist heute eine Marke von nVent Electric (nVent) (ehemals Pentair Thermal Management).

Zweck und Verwendung

MI-Kabel werden für die Stromversorgung und Steuerung kritischer Geräte verwendet, wie beispielsweise in den folgenden Beispielen:

MI-Kabel erfüllen die Anforderungen an den passiven Brandschutz , die sogenannte Stromkreisintegrität , welche die Funktionsfähigkeit kritischer Stromkreise im Brandfall gewährleisten soll. Sie unterliegen strengen Zulassungs- und Verwendungsvorschriften.

Heizkabel

Ein ähnlich aussehendes Produkt ist das mineralisolierte Begleitheizkabel , dessen Leiter aus einer hochohmigen Legierung bestehen. Heizkabel werden eingesetzt, um Rohrleitungen vor dem Einfrieren zu schützen oder die Temperatur von Prozessleitungen und Behältern konstant zu halten. Ein beschädigtes mineralisoliertes Heizkabel ist unter Umständen nicht reparierbar. Die meisten Heizelemente von Elektroherden und Backöfen sind ähnlich aufgebaut.

Typische Spezifikationen

Maximale Spannung500–1000 Volt [ 3 ] [ 4 ]
Aktuelle Bewertung16 – >1.800 Ampere
Leiterquerschnittsfläche1,0 – >400 mm 2
Querschnittsfläche der Kupferhülle5 – >400 mm² effektive
Anzahl der Kerne1, 2, 3, 4, 7, 12, 19
Gesamtdurchmesser5 – >50 mm
Minimaler Biegeradius6 × Durchmesser bei einem Außendurchmesser unter 19 mm, 12 × Durchmesser bei einem Außendurchmesser über 19 mm
Gewicht73–3.300 Kilogramm pro Kilometer (260–11.710 lb/mi), 73–3.300 g/m, 259–11.708,4 lbs/mi
BeendenBlankes Kupfer, Standard-PVC-Mantel, rauch- und geruchsarmes Polymermantel (LSF), verschiedene Edelstähle, Inconel und einige Superlegierungen
FarbeNatur (blanker Edelstahl, blankes Kupfer), Weiß, Schwarz, Rot, Orange
Maximale Betriebstemperatur
Kontinuierlich, Berührung ausgesetzt70 °C
Kontinuierlich, nicht berührungsempfindlich; PVC-ummantelt105 °C
Kontinuierlich, nicht berührungsempfindlich; nicht PVC-ummantelt670 °C
Zeitweise>1000 °C
(Der Schmelzpunkt von Kupfer liegt bei 1083 °C.)

Eigenschaften und Vergleich mit anderen Verkabelungssystemen

Die Konstruktion des MI-Kabels macht es mechanisch robust und stoßfest. [ 5 ] Der Kupfermantel ist wasserdicht und beständig gegen UV-Licht und viele korrosive Substanzen. MI-Kabel sind für den Einsatz in Bereichen mit gefährlichen Konzentrationen brennbarer Stoffe zugelassen und lösen selbst bei Kurzschlüssen im Stromkreis mit hoher Wahrscheinlichkeit keine Explosion aus. MI-Kabel sind rauchfrei, ungiftig und nicht brennbar. Das Kabel erfüllt und übertrifft die Norm BS 5839-1 und ist somit für Temperaturen über 950 °C über drei Stunden unter gleichzeitiger mechanischer Belastung und Wasserstrahl ohne Ausfall geeignet.

MI-Kabel werden primär in Hochtemperaturumgebungen oder sicherheitskritischen Signal- und Stromversorgungssystemen eingesetzt; sie können aber auch in Mietobjekten verwendet werden, um Strom zu transportieren, der dem Vermieter in Rechnung gestellt wird. Beispielsweise dient es bei einer gemeinschaftlichen Abluftanlage oder einem Antennenverstärker als Versorgungskabel, das nicht ohne Weiteres angezapft werden kann, um kostenlos Energie zu gewinnen.

Die fertige Kabelbaugruppe kann so gebogen werden, dass sie den Formen von Gebäuden folgt oder um Hindernisse herumgeführt werden kann, wodurch ein ordentliches Erscheinungsbild im sichtbaren Zustand gewährleistet ist.

Da die anorganische Isolierung bei (mäßiger) Erwärmung nicht beschädigt wird, kann die fertige Kabelkonfektion höhere Temperaturen erreichen als kunststoffisolierte Kabel. Die Temperaturerhöhung kann lediglich durch möglichen Kontakt des Mantels mit Personen oder Gebäuden oder den Schmelzpunkt von Kupfer begrenzt werden. Dies ermöglicht unter Umständen auch den Einsatz von Kabeln mit kleinerem Querschnitt in bestimmten Anwendungen.

Ein weiterer Vorteil des Mi-Kabels ist die Möglichkeit, die Kupferabschirmung in bestimmten Situationen als Neutralleiter oder Erdung zu verwenden.

Aufgrund von Oxidation dunkelt die Kupferummantelung mit der Zeit nach. Werden MICC-Kabel mit blankem Kupfermantel in feuchten Umgebungen verlegt, insbesondere bei Verwendung von Kalkmörtel, reagieren Wasser und Kalk elektrolytisch mit dem blanken Kupfer. Ähnliche elektrolytische Reaktionen können auch bei der Verlegung von MICC-Kabeln mit blankem Mantel auf neuem Eichenholz auftreten. Die Reaktion führt zum Abbau des Kupfers, wodurch ein Loch im Kabelmantel entsteht, durch das Wasser eindringen und die Isolierung beschädigen kann. Kurzschlüsse sind die Folge. Das Kupfermantelmaterial ist in der Regel beständig gegen die meisten Chemikalien, kann aber durch ammoniakhaltige Verbindungen und Urin stark beschädigt werden . Ein winziges Loch im Kupfermantel lässt Feuchtigkeit in die Isolierung eindringen und führt schließlich zum Ausfall des Stromkreises. Bei zu erwartenden chemischen Schäden kann ein PVC-Außenmantel oder ein Mantel aus anderen Metallen erforderlich sein. Wird ein MICC-Kabel in Beton eingebettet, wie beispielsweise bei Fußbodenheizungskabeln, ist es anfällig für Beschädigungen durch die Betonarbeiten. Bei Beschädigung der Beschichtung können sich Nadellöcher im Kupfermantel bilden, was zu einem vorzeitigen Ausfall des Systems führt.

Obwohl MICC-Kabel über eine sehr lange Strecke sehr robust sind, endet jede Kabelverbindung an einer Spleißstelle oder in einem elektrischen Gerät. Diese Verbindungen sind anfällig für Feuer, Feuchtigkeit und mechanische Einwirkungen. MICC ist nicht geeignet für Anwendungen, bei denen Vibrationen oder Biegungen auftreten, wie beispielsweise bei Verbindungen zu schweren oder beweglichen Maschinen. Vibrationen können zu Rissen in der Ummantelung und den Adern führen und somit einen Ausfall verursachen.

Bei der Installation darf MI-Kabel nicht wiederholt gebogen werden, da dies zu Kaltverfestigung und Rissen in der Ummantelung und den Adern führt. Ein Mindestbiegeradius ist einzuhalten und das Kabel muss regelmäßig abgestützt werden. Die Magnesiumoxid-Isolierung ist hygroskopisch , daher muss MICC-Kabel bis zum Anschluss vor Feuchtigkeit geschützt werden. Für den Anschluss muss die Kupferummantelung entfernt und eine Kabelverschraubung angebracht werden. Die einzelnen Leiter werden mit Kunststoffhülsen isoliert. Anschließend wird die Kabelverschraubung mit Dichtungsband, Isolierkitt oder Epoxidharz abgedichtet. Bei fehlerhafter Installation aufgrund von Material- oder Verarbeitungsfehlern nimmt das Magnesiumoxid Feuchtigkeit auf und verliert seine Isolierfähigkeit. Die Installation von MI-Kabeln ist zeitaufwändiger als die Installation von PVC-ummantelten armierten Kabeln mit gleichem Leiterquerschnitt. [ 6 ] Die Installation von MICC ist daher mit hohen Kosten verbunden.

MI-Kabel werden nur mit Nennspannungen bis zu 1000 Volt hergestellt.

Die Magnesiumoxid-Isolierung weist eine hohe Affinität zu Feuchtigkeit auf. Dringt Feuchtigkeit in das Kabel ein, kann dies zu Kriechströmen zwischen den inneren Leitern und dem Metallmantel führen. An einem Kabelende aufgenommene Feuchtigkeit kann durch Erhitzen des Kabels entfernt werden. Ist der Kabelmantel beschädigt, zieht das Magnesiumoxid Feuchtigkeit in das Kabel und verliert seine isolierenden Eigenschaften. Dies verursacht Kurzschlüsse zur Kupferummantelung und somit zur Erde. Zur Reparatur müssen häufig 0,5 bis 2 Meter des Kabels entfernt und ein neues Stück eingespleißt werden. Je nach Größe und Anzahl der Leiter kann die Reparatur eines einzelnen Kabels einen erheblichen Aufwand bedeuten. [ 6 ]

Alternativen

Die Integrität von Stromkreisen mit herkömmlichen kunststoffisolierten Kabeln erfordert zusätzliche Maßnahmen, um eine Feuerbeständigkeitsklasse zu erreichen oder die Entflammbarkeit und Rauchentwicklung auf ein für bestimmte Bauarten akzeptables Minimum zu reduzieren. Aufgesprühte Beschichtungen oder flexible Ummantelungen schützen die Kunststoffisolierung vor Flammen und verringern deren Ausbreitungsfähigkeit. Da diese Beschichtungen jedoch die Wärmeableitung der Kabel reduzieren, muss deren Strombelastbarkeit nach dem Aufbringen der feuerbeständigen Beschichtungen häufig verringert werden. Dies wird als Strombelastbarkeitsreduktion bezeichnet. Die Strombelastbarkeitsreduktion kann mithilfe des IEEE-848-Standardverfahrens zur Bestimmung der Strombelastbarkeitsreduktion von feuergeschützten Kabeln geprüft werden. [ 7 ]

Siehe auch

Referenzen

  1. ^ Black, Robert M. Die Geschichte der elektrischen Drähte und Kabel . Peter Peregrinus Ltd, London. S.  158–9 .ISBN 0-86341-001-4
  2. ^ Gräfin von Carnarvon. Lady Catherine und das wahre Downton Abbey . Hodder & Stoughton Ltd, London. S.  164–165 .ISBN 978-1-444-76210 5
  3. ^ „Mineralisoliertes Verdrahtungssystem“ (PDF) . Pentair. Archiviert (PDF) vom Original am 5. August 2023. Abgerufen am 5. August 2023 .
  4. ^ „Datenblätter für mineralisolierte, feuerfeste Leitungen aus Legierung 825“ (PDF) . pyrosales . Archiviert (PDF) vom Original am 15. März 2023. Abgerufen am 5. August 2023 .
  5. ^ „Brandverhaltensprüfung für brandüberlebende Kabel“ . Remora Electrical . Archiviert vom Original am 20. August 2022. Abgerufen am 4. Januar 2023 .
  6. ^ a b R.S. Means Co, Electrical Cost Data, 22. Jahresausgabe , 1999, ISBN 0-87629-504-9
  7. ^ IEEE-Standardverfahren zur Bestimmung des Strombelastbarkeits-Reduzierungsfaktors für brandgeschützte Kabelsysteme . IEEE. 2015. S.  1–32 . doi : 10.1109/IEEESTD.2015.7111195 . ISBN 978-0-7381-9555-1Die