Kabelförluster

Kabelförluster bezeichnet in der Elektrotechnik die Verluste, die bei der Übertragung oder Nutzung von Energie über Kabel entstehen. Sie umfassen die Umwandlung elektrischer Energie in Wärme sowie in andere verlustbehaftete Erscheinungen und treten in Leitern, Isolierung und dem umliegenden Medium auf. Typisch werden Verluste pro Längeneinheit oder die Gesamtdämpfung über eine Kabellänge angegeben.

Zu den Hauptursachen gehören conductor losses (Konduktorverluste) durch den ohmschen Widerstand des Leiters, der sich mit Temperatur und Frequenz verändert; bei höheren Frequenzen verstärken Rand- und Näheffekt die effektive Leitfähigkeit. Die dielektrischen Verluste entstehen in der Isolierung durch Polarisation und begrenzte Leitfähigkeit des Dielektrikums, oft beschrieben durch den Verlustfaktor tan δ. Bei Hochspannungsleitungen können außerdem Korona- und Streuverluste auftreten. Feuchtigkeit, Alterung und Defekte in der Isolierung führen zu Leckströmen und erhöhter Wärmeentwicklung. Bei Hochfrequenz- und RF-Kabeln können zusätzlich Strahlungsverluste auftreten.

Messung und Einordnung erfolgen über die Verlustleistung pro Länge oder die Dämpfung in dB pro Kilometer. Die Verluste hängen von Spannung, Strom, Frequenz, Kabeltyp, Länge und Temperatur ab; Gleichstrom reduziert die Verluste durch Haut- und Näheffekt.

Abhilfemaßnahmen zielen auf Reduzierung der Widerstände, Verbesserung der Isolation und Minimierung von Verlustmechanismen. Dazu gehören der Einsatz größerer oder mehradriger Leiter, Litzendraht zur Minderung von Haut- bzw. Näheffekt, hochwertige Isoliermaterialien mit niedrigem tan δ, Feuchtigkeits- und Alterungsschutz sowie geeignete Abschirmung, Belüftung und korrekte Anschluss- bzw. Abschlusswiderstände, um Reflexionen zu minimieren. Kabelförluster betreffen sowohl Leistungs- als auch Kommunikationskabel und beeinflussen Effizienz, Wärmeentwicklung und Signalqualität.