Leitfaden zur Auswahl von Trommelleitungen: Zugkraft, Geschwindigkeit, Trommelgröße und Stromreduktion

Für welchen Trommeltyp wählen Sie aus?

Der Trommeltyp steht an erster Stelle, weil er bestimmt, wie sich die Leitung biegt, wie stark sich der Wickeldurchmesser ändert und wie gut die Leitung Wärme abgibt. Es gibt drei Wickelarten, und vertikale Systeme verhalten sich nochmals anders.

Eine für eine Wickelart gelistete Leitung ist nicht automatisch für eine andere geeignet, nennen Sie daher in jeder Anfrage den Trommeltyp. Unsere Seite zu Trommelleitungslösungen ordnet jedem Trommeltyp eine Leitungsfamilie zu, und dieser Leitfaden behandelt die Prüfungen hinter dieser Wahl. Wenn die Leitung über den Boden schleift und nicht auf eine Trommel gewickelt wird, ist die Beanspruchung eine andere, wie unser Vergleich von Trommel- und Schleppleitung für Bergbaumaschinen erläutert.

Wie viel Zugkraft verträgt eine Trommelleitung?

Der übliche Grenzwert liegt bei 15 N/mm² Kupfer. IEC 60204-1 Abschnitt 12.6.2 besagt, dass die Zugspannung auf Kupferleitern 15 N/mm² des Kupferquerschnitts nicht überschreiten darf. Darüber verlangt die Norm Leitungen mit besonderen konstruktiven Merkmalen und eine mit dem Kabelhersteller vereinbarte Zugspannung. PEMA nennt dieselben 15 N/mm² auf dem Querschnitt der Hauptadern und verweist dabei auf DIN VDE 0298-3 Abschnitt 7.1, und fügt hinzu, dass bei wechselnden Lasten wie dem Trommelbetrieb die zulässige Zugkraft und die Ermüdungslebensdauer zwischen dem Konstrukteur und dem Kabelhersteller vereinbart werden sollten. Die 50 N/mm² im selben Papier gelten für flexible Leitungen unter statischer Beanspruchung während der Montage und sind keine Betriebszugkraft.

IEC 60204-1 gilt für Maschinenausrüstung bis 1 000 V AC und verweist für Hebezeuge auf IEC 60204-32 und für höhere Spannungen auf IEC 60204-11. Wenn Ihr Projekt einen dieser Teile nennt, prüfen Sie den Abschnitt in diesem Teil.

Zulässige Zugkraft in Newton ≈ 15 × Querschnitt der Phasenleiter in mm²

Nur die Phasenleiter zu zählen ist die vorsichtige Lesart und folgt dem Wortlaut von PEMA. Die Tabelle wendet dies auf drei Aufbauten aus unseren eigenen Aufträgen an, wobei der Außendurchmesser an der fertigen Leitung gemessen wurde: zwei Größen aus einem Auftrag für ein Absetz- und Rückladegerät und eine aus einem Auftrag für einen Schaufelradbagger.

Verstärkte Aufbauten können höher eingestuft sein; der Wert stammt dann aus dem Datenblatt genau dieser Leitung.

Mehrere Kräfte teilen sich diesen Spielraum. IEC 60204-1 nennt Beschleunigung, Geschwindigkeit, Hängelast, die Art der Führung und die Auslegung des Trommelsystems. Nehmen wir die 3×70-Leitung mit etwa 3.74 kg/m. Eine vertikale Fallhöhe von 20 m fügt 3.74 × 9.81 × 20 hinzu, also etwa 734 N. 200 m aufgewickelte Leitung, 748 kg, mit 0.5 m/s² zu beschleunigen erfordert bis zu etwa 374 N, noch vor der Massenträgheit der Trommel selbst.

Warum die Zugkraft bei fast leerer Kabeltrommel ihren Höchstwert erreicht

Auf einer Monospiraltrommel ändert sich der Radius, während die Leitung aufgewickelt wird. Bei konstantem Trommeldrehmoment ist die Zugkraft gleich Drehmoment geteilt durch Radius, daher ist die Zugkraft am Trommelkern am höchsten, wenn fast die gesamte Leitung abgewickelt ist. Der volle Durchmesser ergibt sich aus dem Trommelkerndurchmesser, dem Leitungsdurchmesser d und der aufgewickelten Länge L:

Durchmesser der vollen Kabeltrommel = √(Trommelkerndurchmesser² + 4 × d × L ÷ π)

Alle drei Trommelkerne erfüllen das Minimum für diese Leitung, doch der kleinste macht aus einer Einstellung von 500 N etwa 2 160 N am Trommelkern, den größten Teil der 3 150 N Spielraum, noch bevor Hängelast oder Beschleunigung hinzukommen. Ein größerer Trommelkern kostet wenig an Gesamtgröße: Der Schritt von 0.8 m auf 1.6 m fügt der vollen Kabeltrommel nur etwa 0.27 m hinzu. Länge, Geschwindigkeit und Drehmoment sind hier beispielhaft. Ein Antrieb, der das Drehmoment an den sich ändernden Durchmesser anpasst, glättet diesen Effekt; fragen Sie daher den Hersteller der Kabeltrommel, wie die Trommel geregelt wird, und nach der tatsächlichen Zugkraft am Trommelkern.

Wie groß müssen Trommel und Rollen sein?

Multiplizieren Sie den Außendurchmesser der Leitung mit dem Faktor für diesen Streckenabschnitt, um den Mindestradius zu erhalten, und verdoppeln Sie ihn dann, um den Trommelkern- oder Rollendurchmesser zu erhalten. Unser Leitfaden zum Biegeradius von Leitungen erläutert diese Konvention. Beim Trommelbetrieb hängt der Faktor vom Streckenabschnitt, vom Leitungsdurchmesser und von der Spannung ab, und die beiden unten stehenden veröffentlichten Tabellen stimmen nicht in jeder Zelle überein.

Beide Tabellen überlassen dem Kabelhersteller das letzte Wort. IEC lässt andere Werte nur zu, wenn sie unter Berücksichtigung von Zugkraft und Ermüdungslebensdauer mit dem Kabelhersteller vereinbart sind, und PEMA sagt, dass der Mindestradius des Lieferanten eingehalten werden sollte. Leitungen mit Lichtwellenleitern benötigen größere Radien. Datenblätter von Leitungen mit deutscher Typenbezeichnung verweisen üblicherweise auf DIN VDE 0298-3, und unsere Daten zur NSHTÖU-J nennen 5 × oder 6 × Durchmesser auf Trommeln und 7.5 × auf Führungsrollen.

Vergleichen Sie die letzten beiden Zeilen. Die Leitung für 12/20 kV ist etwas dünner als die 3×185-Leitung, benötigt nach den Werten von PEMA aber etwa den 1.9-fachen Trommelkern, und mit etwa einem Fünftel des Phasenkupfers hat sie etwa ein Fünftel der Zugkraft. Eine Mittelspannungsleitung kann daher eine Niederspannungsleitung mit gleichem Durchmesser auf einer vorhandenen Kabeltrommel nicht einfach ersetzen.

Verwenden Sie den größten Durchmesser aus dem Datenblatt oder messen Sie die Leitung. Eine Messschiebermessung an alter Leitung kann täuschen, wie unser Leitfaden zum Austausch gealterter Trommelleitungen zeigt. Auch das Einhalten des Minimums legt die Lebensdauer nicht fest: IEC 60204-1 warnt, dass die Lebensdauer sinkt, wo hohe Zugspannung, kleine Radien, Biegen in eine andere Ebene und häufige Arbeitszyklen zusammentreffen.

Wie schnell kann eine Trommelleitung laufen?

Der Grenzwert gehört zur konkreten Leitung und zur Kabeltrommel, und PEMA überlässt ihn dem Kabelhersteller. PEMA merkt an, dass Anwendungen über 240 m/min besondere Konstruktionsmerkmale erfordern können und dass flache Trommelleitungen eine Portalfahrgeschwindigkeit von 120 m/min nicht überschreiten sollten. Die Layoutskizzen von PEMA beschränken Anordnungen mit Gegenbiegung auf niedrige Geschwindigkeit, höchstens 60 m/min, mit mindestens 3 m zwischen den Biegungen.

Fahrgeschwindigkeit ist nicht Trommeldrehzahl. Die Trommeldrehzahl in U/min ist die Fahrgeschwindigkeit geteilt durch π × Wickeldurchmesser; in der Tabelle oben bedeuten 120 m/min daher etwa 11 U/min bei voller Kabeltrommel und 47.7 U/min an einem Trommelkern von 0.8 m. Der Antrieb muss diesen gesamten Bereich abdecken, und zwar bei der Beschleunigung, die die Maschine nutzt. Geben Sie die Beschleunigung ebenso wie die Höchstgeschwindigkeit an, denn derselbe Zugkraftspielraum muss sie mit abdecken.

Auf einer Strecke mit Mitteneinspeisung hält die Kabeltrommel an und kehrt um, wenn die Maschine den Einspeisepunkt passiert. Der Panzerflex-Katalog empfiehlt als Hauptmaßnahme zur Begrenzung der dynamischen Beanspruchung eine Einrichtung zur Reduzierung der Fahrgeschwindigkeit, die die Maschine vor dem Mittelpunkt abbremst und nach dem Umkehren der Kabeltrommel wieder beschleunigt. Außerdem empfiehlt er einen Schutz gegen Überzug und gegen Unterzug: Ein kurzer Überzug kann die Leiter dauerhaft verformen, und zu wenig Zugkraft lässt die Leitung frei abspulen, was besonders bei hoch montierten Kabeltrommeln ein Problem ist.

Wie viel Strombelastbarkeit verliert eine aufgewickelte Leitung?

Eine aufgewickelte Leitung kann Wärme nicht so abgeben wie in freier Luft, daher sinkt ihre Strombelastbarkeit je nachdem, wie sie auf der Trommel liegt. IEC 60204-1 Abschnitt 12.6.3 fordert Leiter, die so bemessen sind, dass die Leitung vollständig aufgewickelt und bei normaler Betriebslast innerhalb ihrer maximalen Leitertemperatur bleibt. Tabelle 7 der Norm nennt die Faktoren, die auf die Strombelastbarkeit in freier Luft anzuwenden sind.

In der Terminologie der Norm nimmt eine Radialtrommel spiralförmige Lagen zwischen eng stehenden Flanschen auf, was einer Monospiraltrommel entspricht: Geschlossene Flansche machen sie zu einer nicht belüfteten Trommel, Flansche mit geeigneten Öffnungen zu einer belüfteten. Eine belüftete Zylindertrommel hat weit auseinanderstehende Flansche mit Öffnungen in der Trommel und den Endflanschen. Entnehmen Sie die tatsächliche Strombelastbarkeit in freier Luft dem Datenblatt oder der nationalen Norm.

IEC empfiehlt, diese Faktoren mit den Kabel- und Trommelherstellern zu besprechen, weil das zu anderen Werten führen kann. Der Panzerflex-Katalog nennt zum Beispiel 0.80, 0.61, 0.49 und 0.42 für eine bis vier Lagen; verwenden Sie daher die Faktoren, die zur tatsächlichen Leitung gehören. PEMA ergänzt, dass der Trommeltyp eine eigene Reduktion mit sich bringen kann, die die Umgebungstemperatur einschließen kann oder auch nicht, und dass flache Leitungen besondere Aufmerksamkeit für die Kühlung erfordern. Senden Sie die Last zusammen mit dem Wickelzustand, denn eine Maschine, die nur dann volle Leistung zieht, wenn der größte Teil der Leitung abgewickelt ist, ist ein anderer thermischer Fall als eine, die auf einer vollen Kabeltrommel mit voller Leistung läuft.

Welcher Leitungsaufbau passt zur Beanspruchung?

Sobald die Trommeldaten feststehen, ergibt sich der Aufbau aus Last, Geschwindigkeit und Umgebung. IEC 60204-1 fordert für flexible Leitungen Leiter der Klasse 5 oder Klasse 6. PEMA beschreibt Niederspannungs-Trommelleitungen als hauptsächlich auf Polyurethan oder Synthesekautschuk basierend und Mittelspannungsleitungen häufiger auf Synthesekautschuk. Synthesekautschuk hat bei hoher Geschwindigkeit den Vorteil, während Polyurethanleitungen meist dünner und leichter sind, was eine leichtere Kabeltrommel ermöglicht.

Im Inneren der Leitung ergibt die Aufteilung des Schutzleiters in die Zwickel zwischen den Leistungsadern, wie bei 3×50+3×25/3, einen kleineren Durchmesser und mehr Flexibilität. PEMA verlangt einen Schutzleiter mit mindestens dem halben Querschnitt eines Leistungsleiters oder das, was örtliche Vorschriften fordern. PEMA empfiehlt höchstens 24 Fasern, wenn Lichtwellenleiter in die Starkstromleitung integriert sind, und warnt, dass feine Kupferdrähte in einem Geflecht oder Schirm kaltverfestigen und aneinander reiben können; prüfen Sie daher Radius und Geschwindigkeit bei jeder geschirmten Leitung. Die Tabelle nennt die angegebenen Geschwindigkeiten unserer wichtigsten Trommelleitungsfamilien.

Angegebene Geschwindigkeiten sind Obergrenzen und ersetzen keine Prüfung der gesamten Strecke. Dieselben Prüfungen gelten im Bergbau: Die Kabeltrommel eines Untertageladers verwendet eine Niederspannungsleitung wie die NSHTOEU LHD-Laderleitung, wobei der Bodenkontakt ein eigenes Abriebrisiko hinzufügt.

Was verhindert, dass sich eine Trommelleitung verdreht?

Verdrehung entsteht durch die Streckenführung und die Montage. Der Panzerflex-Katalog sagt es deutlich: Eine korrekt montierte Leitung verdreht sich nicht, solange nicht Führungen oder unnatürliche Biegungen Torsion einbringen. IEC 60204-1 Abschnitt 13.4.3 legt drei Grenzen für die Streckenführung fest, und PEMA ergänzt Regeln für das Verankern und Verlegen der Leitung.

• Seitlicher Winkel. Halten Sie ihn innerhalb von 5°, wo die Leitung auf die Trommel auf- und von ihr abläuft und wo sie in eine Führung einläuft und sie verlässt.
• Windungen auf der Trommel. Stellen Sie sicher, dass immer mindestens zwei Windungen auf der Trommel bleiben.
• Gerade Abschnitte. Lassen Sie zwischen zwei Biegungen mindestens 20 × Leitungsdurchmesser, damit sich die Leitung erholen kann, bevor sie sich erneut biegt. Vermeiden Sie Gegenbiegungen, wo Sie können: Unsere Daten zu Mittelspannungs-Kranleitungen nennen 20 × Durchmesser für Richtungswechsel vom S-Typ.
• Zugentlastung. PEMA sagt, dass eine bewegte Trommelleitung niemals ohne ausreichende Zugentlastung laufen sollte, entweder über eine Zugentlastungstrommel oder einen Ziehstrumpf. Eine Zugentlastungstrommel benötigt mindestens zwei volle Windungen, und den Abstand zum Einlauftrichter gibt der Kabelhersteller vor. Der Panzerflex-Katalog schlägt vor, einen Ziehstrumpf über 20 bis 25 × Leitungsdurchmesser zu verteilen.
• Verlegen der Leitung. Führen Sie sie von der Lieferspule direkt auf die Kabeltrommel, in einem durchgehenden Zug unter konstanter Zugkraft, wobei sich beide Trommeln in derselben Richtung und derselben Ebene drehen, damit keine Gegenbiegung in die Leitung gelangt.
• Der erste Prüfschritt. Ziehen Sie Linien entlang der Leitung und lassen Sie die Maschine laufen. Wenn sich die Linien spiralförmig zu winden beginnen, halten Sie an und suchen Sie die äußere Ursache. Eine leichte Spirale in der aufgedruckten Kennzeichnung bei großen Längen ist laut demselben Katalog normal und keine Verdrehung.

Was sollten Sie für die Prüfung einer Trommelleitung senden?

Eine sinnvolle Prüfung braucht Kabeltrommel, Strecke und Last gemeinsam. Diese Angaben sollten Sie für eine neue Kabeltrommel oder einen Austausch mitsenden:

• Die Kabeltrommel: Typ, Antrieb, Trommelkern- und Flanschdurchmesser, Trommelbreite, Einstellung von Drehmoment oder Zugkraft und Anzahl der Lagen.
• Die Strecke: Fahrweglänge, Einspeisepunkt, Führungs- und Rollendurchmesser, Gegenbiegungen, seitliche Winkel und eine etwaige Hängelänge.
• Die Bewegung: Höchstgeschwindigkeit, Beschleunigung, Zyklen pro Tag und ob die Kabeltrommel horizontal oder vertikal ist.
• Die Last: Spannung, Strom, Arbeitszyklus, Wickelzustand bei Volllast, Anordnung von Leitern und Schutzleiter sowie etwaige Steueradern oder Fasern.
• Der Standort: niedrigste und höchste Temperatur, Sonnenlicht, Salz, Öl, Wasser und Bodenkontakt.

Mit diesen Angaben lässt sich die Leitung an Ihrer Kabeltrommel prüfen und nicht an einem Katalogwert. Stand August 2026 beträgt die Mindestbestellmenge 50 m, für Standard- wie für kundenspezifische Aufbauten gleichermaßen, und die Lieferzeit liegt je nach Produkttyp, Lagerbestand und Anpassung zwischen 7 und 45 Arbeitstagen. Kabelspezifikation zur Prüfung senden.

Fragen

Wie hoch ist die maximale Zugkraft an einer Trommelleitung?

Der übliche Grenzwert liegt bei 15 N/mm² Kupferquerschnitt, nach IEC 60204-1 und DIN VDE 0298-3. Eine Leitung 3×70 mm² kommt daher auf etwa 3 150 N. Oberhalb dieses Grenzwerts verwenden Sie eine Leitung mit besonderen konstruktiven Merkmalen und stimmen den Wert mit dem Hersteller ab.

Wie berechne ich den Mindestdurchmesser der Trommel?

Multiplizieren Sie den größten Leitungsdurchmesser mit dem Trommelfaktor und verdoppeln Sie das Ergebnis. Der Faktor beträgt bis 1 kV je nach Durchmesser und verwendeter Tabelle 5 bis 8, über 1 kV 12. Eine Niederspannungsleitung mit 44.45 mm braucht bei 6 × Durchmesser einen Trommelkern von mindestens 534 mm.

Was unterscheidet eine Monospiraltrommel von einer Trommel mit Verlegeeinrichtung?

Eine Monospiraltrommel stapelt zwischen eng stehenden Flanschen eine Windung auf die andere; sie bleibt dadurch schmal, ihr Durchmesser ändert sich aber stark. Eine Trommel mit Verlegeeinrichtung legt die Windungen mit einer verfahrbaren Führung nebeneinander über eine breite Trommel; sie eignet sich daher für längere Fahrwege und hat einen gleichmäßigeren Durchmesser.

Warum ist die Strombelastbarkeit auf einer Kabeltrommel geringer?

Die Strombelastbarkeit ist auf einer Kabeltrommel geringer, weil eine aufgewickelte Leitung Wärme nicht so abgeben kann wie in freier Luft. IEC 60204-1 setzt für eine Radialtrommel 0.85 oder 0.75 an und für eine bis vier Lagen auf einer belüfteten Zylindertrommel 0.85, 0.65, 0.45 oder 0.35. Kabel- und Trommelhersteller können andere Faktoren verwenden.

Kann eine Schleppleitung oder eine Leitung für Leitungswagenanlagen auf einer Kabeltrommel eingesetzt werden?

Nicht ohne Weiteres. Eine Kabeltrommel bringt wiederholtes Biegen unter Zugkraft, Seitendruck und Torsion mit sich, daher muss das Datenblatt diesen Trommeltyp, diese Zugkraft und diese Geschwindigkeit abdecken. Eine Leitung, die den Strom führt und auf die Trommel passt, kann ohne die richtige Verstärkung trotzdem vorzeitig ausfallen.

Wie viele Windungen müssen auf der Trommel bleiben?

Mindestens zwei. IEC 60204-1 fordert, dass jederzeit mindestens zwei Windungen der flexiblen Leitung auf einer Trommel verbleiben. PEMA verlangt mindestens zwei volle Windungen sowohl auf der Kabeltrommel als auch auf einer etwaigen Zugentlastungstrommel.