Was Verzinnen ist und warum es gemacht wird
Verzinntes Kupfer beginnt als derselbe weichgeglühte Kupferdraht wie in jedem Kabel. Vor dem Verseilen durchläuft jeder Einzeldraht ein Verzinnungsverfahren, das eine dünne metallische Zinnschicht hinterlässt. Der Leiter wird dann wie üblich verseilt und isoliert. IEC 60228 umfasst sowohl blanke als auch metallumhüllte Kupferleiter und nennt eigene Widerstandsgrenzen für verzinnte Leiter der Klassen 5 und 6.
Zinn wird aus vier praktischen Gründen aufgebracht:
- Korrosionsschutz: Blankes Kupfer dunkelt nach und korrodiert in Feuchtigkeit, salzhaltiger Luft und manchen chemischen Atmosphären. Zinn ist widerstandsfähiger und schützt das darunterliegende Kupfer, besonders an Schnittenden und Anschlüssen, wo Wasser eindringen kann.
- Schutz feiner Drähte: In flexiblen Leitern der Klassen 5 und 6 sind die Drähte sehr dünn, sodass schon etwas Oberflächenkorrosion einen großen Anteil jedes Drahts ausmacht. Die Verzinnung hält die Drähte über die Länge blank und leitfähig.
- Verträglichkeit mit der Isolierung: Manche Gummi- und vernetzten Compounds können bei der Vernetzung oder mit der Zeit mit blankem Kupfer reagieren; die Zinnschicht trennt sie und hilft, die Isolierung sauber abzuisolieren.
- Lötbarkeit: Verzinnte Drähte nehmen Lot leicht an, was hilft, wo Leiter in Steckverbinder oder Geräte eingelötet werden.
Der Widerstandsnachteil
Zinn leitet schlechter als Kupfer, daher hat ein verzinnter Leiter gleichen Nennquerschnitts einen etwas höheren Widerstand. IEC 60228 berücksichtigt das mit einer eigenen Spalte von Grenzwerten. Der Unterschied ist klein, wie die Tabelle für gängige flexible Querschnitte zeigt.
| Nennquerschnitt | Blankes Kupfer Klasse 5 | Verzinntes Kupfer Klasse 5 | Unterschied |
|---|---|---|---|
| 4 mm2 | 4,95 | 5,09 | etwa 3% höher |
| 6 mm2 | 3,30 | 3,39 | etwa 3% höher |
In der Planung ändern wenige Prozent Widerstand selten einen Kabelquerschnitt, auf langen DC-Strecken erhöhen sie den Spannungsfall jedoch leicht, wie im Beitrag Spannungsfall erklärt beschrieben. Für die Prüfung einer Lieferung kommt es darauf an, dass ein verzinnter Leiter gegen die Spalte für verzinntes Kupfer gemessen wird. Ein verzinnter 4-mm2-Leiter der Klasse 5 mit 5,0 ohm/km besteht seine Grenze von 5,09; ein blanker 4-mm2-Leiter der Klasse 5 mit demselben Wert besteht seine Grenze von 4,95 nicht; und einer mit 5,2 besteht in keinem Fall. Deshalb muss das Prüfprotokoll angeben, gegen welche Spalte geprüft wurde.
Die Verzinnung beeinflusst auch die Anschlüsse. Crimpverbinder für Solar- und flexible Kabel sind meist für verzinnte oder blanke Leiter in einem angegebenen Querschnittsbereich ausgelegt und geprüft, und die Anweisungen des Verbinderherstellers sagen, für welche. Das passende Crimpwerkzeug und der passende Einsatz sind wichtiger als die Beschichtung selbst, eine Fehlpaarung zwischen Verbinder und Leiter ist aber eine häufige Ursache für heiße Verbindungen im Feld. Fordern Sie das Datenblatt des Verbinders zusammen mit dem Kabeldatenblatt an, wenn beides gemeinsam beschafft wird.
Wo verzinntes Kupfer vorgeschrieben oder üblich ist
Solarkabel. EN 50618 und IEC 62930, die Normen für das Solarkabel H1Z2Z2-K, verlangen verzinntes flexibles Kupfer. Die Referenzkonstruktion auf der Seite zu Solarkabeln ist H1Z2Z2-K 1x4 mm2 mit einem verzinnten Leiter der Klasse 5 aus Einzeldrähten von höchstens 0,31 mm, halogenfreier vernetzter Isolierung und halogenfreiem vernetztem Mantel, ausgelegt für DC 1,5 kV, etwa 5,7 mm Außendurchmesser und höchstens 5,09 ohm/km. Solarkabel verbringen ihre Betriebszeit im Freien auf Modulhöhe, erleben Kondensation in Steckverbindern und werden vor Ort geschnitten und gecrimpt, sodass die Zinnschicht die vielen feinen Drähte an jedem Anschluss schützt. Üblich sind 100-m-Ringe oder 500-m-Trommeln.
Schiffs- und Offshorekabel. Spezifikationen für Schiffs- und Offshorekabel verlangen wegen salzhaltiger Luft und Kondensation häufig verzinnte Kupferleiter. Maßgebend sind die Regeln der Klassifikationsgesellschaft und der Norm, die in der Schiffs- oder Plattformspezifikation genannt sind; der Desk fordert dieses Dokument an, bevor er ein Partnerwerk zuordnet, denn Schiffskonstruktionen umfassen mehr als die Leiterbeschichtung.
Flexible und Gerätekabel. Viele flexible Leitungen, Steuerleitungen für feuchte Bereiche, Batterie- und Energiespeicherleitungen sowie Geräteverdrahtungen verwenden verzinnte Leiter der Klasse 5 für Korrosionsbeständigkeit und leichteres Löten. Hier ist die Verzinnung meist eine Entscheidung des Einkäufers und keine Normanforderung.
| Anwendung | Typischer Leiter | Warum |
|---|---|---|
| Solarkabel H1Z2Z2-K | Verzinnt Klasse 5, vorgeschrieben | Konstruktion nach EN 50618 / IEC 62930 |
| Schiffs- und Offshorekabel | Verzinnt, gemäß Schiffsspezifikation | Salzhaltige Luft und Kondensation |
| Flexible Leitungen in feuchten Bereichen | Verzinnt Klasse 5, gängige Option | Schützt feine Drähte, erleichtert das Löten |
| Feste Niederspannungs-Energiekabel in Innenräumen | Blank Klasse 2 | Trockener Betrieb, dickere Drähte |
| Installationsleitungen im Rohr | Blank Klasse 1 oder 2 | Trockener Betrieb; Verzinnung kostet nur mehr |
Wo Verzinnung wenig bringt
Bei festen Energiekabeln in trockenen Innenräumen oder in Rohren ist blankes weichgeglühtes Kupfer die Regel, und eine Verzinnung erhöht die Kosten ohne klaren Nutzen. Größere Leiter der Klasse 2 haben dicke Drähte, sodass eine dünne Oxidschicht an der Oberfläche ihren Widerstand kaum verändert, und der Mantel schützt sie entlang der Trasse. Das Referenzkabel 0,6/1 kV Cu/XLPE/PVC auf der Seite zu Niederspannungskabeln verwendet genau aus diesem Grund blankes Kupfer. Schlägt ein Lieferant eine Verzinnung bei einem Kabel vor, das sie nicht braucht, fragen Sie nach dem Grund; verlangt eine Spezifikation eine Verzinnung, lassen Sie nicht zu, dass sie aus Kostengründen gestrichen wird.
Einen verzinnten Leiter prüfen
Verzinntes Kupfer sieht silbrig aus, was auch die Farbe von Aluminium und kupferkaschiertem Aluminium ist, ein kurzer Blick reicht also nicht aus. Drei Prüfungen unterscheiden sie:
- Einen Draht ankratzen oder schneiden: Unter der dünnen Zinnschicht zeigt verzinntes Kupfer Kupferfarbe; Aluminium ist durchgehend silbern, und CCA zeigt eine Kupferhaut über einem silbernen Kern. Der Beitrag CCA oder Kupfer behandelt das im Detail.
- Widerstand prüfen: gegen die Spalte für verzinnte Klasse 5 nach IEC 60228; Aluminium oder CCA liegen deutlich darüber.
- Gewicht prüfen: gegen das Datenblatt, etwa 55 bis 66 kg/km für H1Z2Z2-K 1x4 mm2 laut öffentlichen Datenblättern; ein Leiter auf Aluminiumbasis ist merklich leichter.
Schreiben Sie die Leiterzeile auf der Bestellung vollständig aus: „verzinnter weichgeglühter Kupferleiter, Klasse 5 nach IEC 60228, 4 mm2, maximal 5,09 ohm/km bei 20 °C, je Trommel durch Prüfbericht nachgewiesen“. Partnerwerke bieten und prüfen dann gegen diese Zeile. Die Seite zu Leiterwerkstoffen vergleicht die Varianten, und das Anfrageformular hat ein Feld für die Beschichtung.