Welchen Einfluss hat die Temperatur auf die Leistung von Netzkabeln?

Als wichtiger Bestandteil der Verbindung von Stromversorgung und Elektrogeräten hat die Leistung des Netzkabels einen direkten Einfluss auf die Sicherheit und Stabilität der Geräte. Die Temperatur ist einer der Schlüsselfaktoren, die die Leistung des Netzkabels beeinflussen. Die Leistung von Netzkabeln in Umgebungen mit hohen oder niedrigen Temperaturen unterscheidet sich erheblich, was einen tiefgreifenden Einfluss auf seine Leitfähigkeit, Isolierung und mechanische Festigkeit hat.

Leitfähige Leistung
Die Leitfähigkeit von Netzkabel hängt eng mit der Widerstandsfähigkeit des verwendeten Materials zusammen. Kupfer und Aluminium sind häufig verwendete Leitermaterialien für Netzkabel, und der Widerstand dieser Materialien ändert sich mit der Temperatur. Nach den Prinzipien der Physik steigt der Widerstand von Metallen mit steigender Temperatur. Dies bedeutet, dass in Umgebungen mit hohen Temperaturen die Stromtragfähigkeit der Netzkabel abnehmen kann, was zu einem erhöhten Leistungsverlust und einer stärkeren Erwärmung führt. Beispielsweise beträgt der spezifische Widerstand von Kupfer etwa 1,68×10^-8 Ω·m bei 20 °C, während sich der spezifische Widerstand bei 100 °C um etwa das 1,5-fache erhöht. Dieser Anstieg des Widerstands führt dazu, dass beim Stromdurchfluss mehr Wärme erzeugt wird, wodurch ein Teufelskreis entsteht. Daher muss in Umgebungen mit hohen Temperaturen die Nennstrombelastbarkeit von Netzkabeln neu bewertet werden, um Überlastung und potenzielle Brandrisiken zu vermeiden.

Isolationsleistung
Die Isolierschicht des Netzkabels ist ein wichtiger Bestandteil zum Schutz des Leiters und zur Verhinderung von Leckagen. Die Leistung von Isoliermaterialien kann unter verschiedenen Temperaturbedingungen erhebliche Unterschiede aufweisen. Hohe Temperaturen können die Bewegung von Isoliermaterialmolekülen verstärken, wodurch diese altern, sich zersetzen oder sogar schmelzen und dadurch die Isolierleistung verringert wird. Gängige Isoliermaterialien wie Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen (PE) und vernetztes Polyethylen (XLPE) weisen in Umgebungen mit hohen Temperaturen unterschiedliche Hitzebeständigkeits- und Alterungsraten auf. Beispielsweise liegt die Hitzebeständigkeit von PVC üblicherweise bei etwa 70°C. Nach Überschreiten dieser Temperatur lässt die Isolationsleistung erheblich nach, wodurch die Gefahr einer Leckage oder eines Kurzschlusses steigt. Im Gegensatz dazu weist vernetztes Polyethylen (XLPE) eine höhere Hitzebeständigkeit auf und kann normalerweise in Umgebungen zwischen 90 °C und 120 °C stabil arbeiten. Daher ist es in Umgebungen mit hohen Temperaturen von entscheidender Bedeutung, das richtige Isoliermaterial zu wählen.

In Umgebungen mit niedrigen Temperaturen sind auch Isoliermaterialien betroffen. Einige Isoliermaterialien können bei niedrigen Temperaturen spröde werden, was die Gefahr einer Rissbildung erhöht. Zu diesem Zeitpunkt können Risse in der Isolierschicht des Netzkabels auftreten, die zu Undichtigkeiten oder Kurzschlüssen führen können. Daher sollten in Umgebungen mit extrem niedrigen Temperaturen Netzkabel ausgewählt werden, die für den Betrieb bei niedrigen Temperaturen geeignet sind, um die Wirksamkeit ihrer Isolationsleistung sicherzustellen.

Mechanische Festigkeit Auch Temperaturschwankungen wirken sich auf die mechanische Festigkeit des Netzkabels aus. In Umgebungen mit hohen Temperaturen kann das Isoliermaterial weicher werden, was zu einer Verringerung der Zugfestigkeit und Biegefestigkeit des Netzkabels führt. In diesem Fall ist es wahrscheinlicher, dass das Netzkabel bricht oder beschädigt wird, wenn es mechanischer Belastung (z. B. Dehnung, Biegung oder Kompression) ausgesetzt wird. In Umgebungen mit niedrigen Temperaturen kann die Zähigkeit einiger Materialien abnehmen, sie werden brüchiger und können unter Einwirkung äußerer Kräfte leicht brechen. Daher muss bei der Auswahl eines Netzkabels der Temperaturbereich der Einsatzumgebung vollständig berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass seine mechanische Festigkeit den tatsächlichen Anforderungen gerecht wird.