AWG und seine Auswirkungen auf industrielle Ethernet-Kabel verstehen

Das American Wire Gauge (AWG)-System ist ein Messsystem zur Bestimmung des Leiterquerschnitts in Kabeln. Je kleiner die AWG-Zahl, desto dicker der Leiter. Beispielsweise haben 24-AWG-Kabel dickere Drähte als 26-AWG- oder 28-AWG-Kabel, was einen geringeren elektrischen Widerstand zur Folge hat. Dank des geringen Widerstands bieten die dickeren Leiter eine bessere Signalqualität über größere Entfernungen – ein wichtiger Faktor für industrielle Ethernet-Anwendungen.

24-AWG-Kabel weisen in der Regel bessere Signaleigenschaften und eine geringere Signaldämpfung auf und können mehr Leistung übertragen. Dies ist ein wichtiger Faktor für Anwendungen mit Power over Ethernet (PoE) – und noch wichtiger für PoE++-Geräte. Im Gegensatz dazu sind 26-AWG- und 28-AWG-Kabel dünner und dadurch flexibler. Dies ist besonders vorteilhaft bei beengten Platzverhältnissen oder kürzeren Kabelstrecken, wo die physische Installation wichtiger ist als die maximale Entfernung.

Die Größe der Leiter beeinflusst auch die Wärmeableitung und die Widerstandsfähigkeit gegen elektromagnetische Störungen – beides wichtige Faktoren in jeder industriellen Umgebung, insbesondere bei robusten industriellen Ethernet-Kabeln, die für den Einsatz in anspruchsvollen Industrieumgebungen konzipiert sind. Zum Vergleich:

Die Kenntnis dieser elektrischen und physikalischen Eigenschaften hilft Ihnen bei der Auswahl des richtigen AWG-Querschnitts für Anwendungen mit CAT5e-Ethernetkabel, CAT6a- oder OFC-Kabeln. Die korrekte Querschnittswahl gewährleistet eine zuverlässige und effektive Stromversorgung sowie eine einfache Installation. Dabei sind die Spezifikationen für industrielles Ethernet von TIA und IEEE zu beachten.

Industrielle Ethernet-Kabeltypen und ihre empfohlenen AWG-Größen

Industrielles Ethernet lässt sich typischerweise in wenige Kabelkategorien einteilen, die jeweils für spezifische Leistungsanforderungen und Umgebungen ausgelegt sind. Gängige Kabeltypen sind CAT5e-Ethernet-Kabel, CAT6a-Kabel oder sauerstofffreie Kupferkabel (OFC). Diese Kabelkategorien unterscheiden sich hinsichtlich Bandbreite, Schirmung und Leiterqualität, was sich auf den Kabelquerschnitt und die optimale Anwendung auswirkt.

Beispielsweise werden CAT5e-Ethernetkabel typischerweise mit 24 AWG-Leitern dimensioniert, da das Kosten-Nutzen-Verhältnis für gängige industrielle Anwendungen mit 1 Gbit/s angemessen ist. CAT6a-Kabel hingegen sind in der Regel mit 24 AWG oder 26 AWG für höhere Bandbreiten und geringeres Übersprechen ausgelegt und eignen sich besser als CAT5e-Kabel, wenn Hochgeschwindigkeitsanwendungen oder größere Entfernungen erforderlich sind. Darüber hinaus gibt es OFC-Kabel, die für ihre bessere Leitfähigkeit und klarere Signale bekannt sind und typischerweise ähnlich wie CAT5e und CAT6a mit einem Standardquerschnitt von 24 AWG dimensioniert werden, um die Leistung in anspruchsvollen industriellen Umgebungen zu verbessern.

In industriellen Umgebungen ist die Abschirmung von großer Bedeutung. Die wichtigsten Abschirmungsarten sind geschirmte Ethernet-Kabel verschiedener Typen, darunter STP- (Shielded Twisted Pair), FTP- (Foiled Twisted Pair) und S/FTP-Kabel (Shielded Foiled Twisted Pair). Geschirmte Kabel verwenden in der Regel dickere Leiterquerschnitte, beispielsweise 24 AWG oder 26 AWG, um eine bessere Leistung zu erzielen und elektromagnetische Störungen (EMI) zu reduzieren. UTP-Kabel (ungeschirmt) verwenden hingegen dünnere Querschnitte, beispielsweise 26 AWG oder 28 AWG, um in störungsarmen Innenräumen eine gute Leistung zu gewährleisten.

Nachfolgend finden Sie eine Übersichtstabelle mit den Kabeltypen, AWG-Größen und potenziellen Anwendungsbereichen sowie dem allgemein zu erwartenden EMI-Schutzniveau:

Die Wahl der geeigneten AWG-Größe und Schirmungskonfiguration trägt dazu bei, eine hohe Datenintegrität zu gewährleisten und Signalverluste bei elektrischen Störungen zu minimieren. Dies ist von entscheidender Bedeutung für die Zuverlässigkeit und Effizienz Ihres industriellen Ethernet-Netzwerks.

AWG-Auswahl basierend auf der Anwendung für industrielle Zwecke

Bei der Verwendung von Industrial Ethernet sind anwendungsspezifische und kundenspezifische Kabelauswahlen erforderlich, um Leistungsbeschränkungen, die Stromversorgung und die jeweiligen Installationsanforderungen zu erfüllen. Die Wahl des AWG-Querschnitts (AWG) – abhängig von der Verwendung von Outdoor-Ethernet-Kabeln, PoE-Kabeln oder Verbindungen von M12 zu M12 – hat weitreichende Auswirkungen auf Praktikabilität, Netzwerkleistung und Wartungsfreundlichkeit.

Bei PoE++-Netzwerk-Backbone-Verbindungen über lange Außenstrecken empfehlen wir die Verwendung von 24 AWG-Kabeln. Der geringere Leiterquerschnitt reduziert den Widerstand und die Wärmeentwicklung und ermöglicht so die Stromversorgung über die gesamte Strecke – unter üblichen Betriebsbedingungen und bei üblichen Längen – bis zu 100 Metern. Diese Kabel werden häufig in Kombination mit industrietauglichen, geschirmten CAT6a-Kabeln mit M12-Steckern oder PROFINET-Kabeln eingesetzt. In dieser Kombination sind sie beständig gegen extreme Umgebungsbedingungen und starke elektromagnetische Störungen.

Für mittlere Kabelstrecken in Arbeitsumgebungen, Produktionshallen oder Fertigungslinien eignet sich in der Regel ein 26-AWG-Kabel. Diese Standardgröße bietet ein optimales Verhältnis von elektrischer Leistung und Wartungsfreundlichkeit für die in der industriellen Elektrotechnik erforderlichen Kabellängen. Dieses Kabel ist kompatibel mit M12-4- oder 8-poligen Steckverbindern sowie mit M12-A-, M12-D- und M12-X-Steckverbindern. So lassen sich diese Anforderungen problemlos erfüllen, und die Vorteile eines 26-AWG-Kabels für die zuverlässige Datenübertragung und moderate PoE-Lasten bleiben erhalten, ohne die Leistung durch Kosten zu beeinträchtigen.

28-AWG-Kabel bieten eine hervorragende Gesamtleistung, insbesondere in beengten oder stark frequentierten Bereichen, wo ihre geringe Größe und Flexibilität Bewegungsfreiheit ermöglichen. Diese Kabel finden sich häufig in Bereichen wie Schränken, Verteilerschränken oder Patchpanels, wo der Platz begrenzt ist und kurze Kabelstrecken verlegt werden müssen. Wie bereits erwähnt, erreichen sie unter elektrischer Belastung nicht die gleiche Leistung wie dickere AWG-Kabel. Für den Einsatz als Service- oder Verbindungspunkte in Bereichen mit hoher Kabeldichte und flexiblen Kabelabschnitten sind sie jedoch bestens geeignet.

Wichtige Empfehlungen:

• 24 AWG: Lange Strecken im Freien und geschirmte Kabel, PoE-Lasten für hohe elektrische Beanspruchung.
• 26 AWG: Mittelstreckenverkabelung mit Kostenüberlegungen hinsichtlich der Leistungsfähigkeit.
• 28 AWG: Kurzstreckenverkabelung für Patchkabel und flexible Anwendung im Kabelmanagement.

Die sachgemäße Verwendung von Leitern, zusammen mit der entsprechenden Abschirmung, Steckverbindern und Normen für elektrische Anlagen (M12 usw.), trägt allesamt zu robusten Netzen bei, die sich an die betrieblichen Erfordernisse und die Herausforderungen des industriellen Umfelds anpassen können.

Vergleichstabelle mit Details: 24 AWG vs. 26 AWG vs. 28 AWG für industrielles Ethernet

Die große Auswahl an Querschnitten für industrielle Ethernet-Kabel ist wichtig, um Parallelen zur Verwendung mit branchenbezogenen Produkten für die Verbindung mit Telekommunikationsprodukten, z. B. CAT5e oder CAT6, herzustellen. Die folgende Vergleichstabelle veranschaulicht die wichtigsten technischen (Leistungs-) und praktischen Unterschiede nach Kategorie.

Dieser umfassende Vergleich verdeutlicht die Vor- und Nachteile hinsichtlich Leistung, Flexibilität und Kosten. Beispielsweise eignet sich ein geschirmtes CAT6-Kabel mit 24 AWG hervorragend für PoE-Installationen über große Entfernungen und mit hoher Leistung, während Patchkabel mit 28 AWG ideal für flexible, kürzere Patchverbindungen in Schaltschränken oder Racks sind. Durch die Wahl des richtigen AWG-Werts und der passenden Schirmung, beispielsweise mit 24 AWG, erhalten Sie eine robuste und zuverlässige industrielle Ethernet-Netzwerkinfrastruktur.

Diese Tabelle dient dazu, einige der für die Kabelauswahl in einer industriellen Umgebung erforderlichen Spezifikationen näher zu erläutern, ohne dass auf zuvor gegebene technische Erläuterungen zurückgegriffen werden muss.

Häufig gestellte Fragen

Welche PoE++-Anforderungen gelten für AWG-Kabel?
PoE (802.3bt) benötigt Kabel mit geringem Widerstand, um höhere Leistungen sicher zu übertragen. Typischerweise sind 24-AWG-Kabel für PoE++ geeignet, während 26-AWG-Kabel bei moderater Last ebenfalls ausreichen können. 28-AWG-Kabel werden aufgrund des höheren Widerstands und der stärkeren Erwärmung in der Regel nicht für leistungsstarke PoE-Geräte verwendet.

Können 28 AWG-Kabel Geschwindigkeiten von 10 Gbit/s unterstützen?
Ja, viele hochwertige CAT6a-Patchkabel mit 28 AWG erreichen dank aufwendiger Fertigungsprozesse und verbesserter Abschirmung Datenraten von 10 Gbit/s bei durchschnittlichen Entfernungen unter 100 Metern. Sie werden jedoch üblicherweise für kürzere oder flexible Patchstrecken eingesetzt.

Wie wirken sich AWG-Unterschiede auf die Flexibilität und Installation von Kabeln aus?
Kleinere AWG-Nummern (dickere Drähte) führen tendenziell zu geringerer Flexibilität und sperrigeren Kabeln mit schwierigerer Verlegung. 28-AWG-Kabel sind deutlich flexibler und daher ideal für dicht bestückte oder in Innenräumen installierte Schränke und Racks, während 24-AWG-Kabel steifer sind und sich daher besser für längere und leistungsstärkere Kabelstrecken eignen.

Worin unterscheiden sich die AWG-Werte bei CAT5, CAT5e und CAT6?
Konventionsgemäß werden für CAT5e- und CAT6-Kabel im Backbone-Bereich 24 AWG verwendet, um eine stabile Hochgeschwindigkeitsverbindung zu gewährleisten. Einige schlanke und flexible Patchkabel verwenden jedoch auch 26- oder 28-AWG-Kabel, um die Leistung zu steigern und gleichzeitig Platz und Gewicht zu sparen.

Diese praktischen Antworten verdeutlichen operationell bedingte Entscheidungen im Zusammenhang mit minimalen AWGs ohne Redundanz der Schlüsselwörter.

Neue Standards, neue Technologien und ihre Rolle bei der AWG-Auswahl

Die jüngsten Fortschritte bei industriellen Ethernet-Standards haben die Auswahl des Kabelquerschnitts im Hinblick auf die sich ändernden Netzwerkanforderungen beeinflusst. Ein solcher neuer Standard ist IEEE 802.3bt, allgemein bekannt als PoE++, der die über PoE bereitgestellte Leistung von 32 W auf fast 100 W erhöht hat – eine Verdreifachung! Der gestiegene Leistungsbedarf führt zur Verwendung dickerer Leiter, beispielsweise 24 AWG, die dazu beitragen können, den Widerstand und die Erwärmung der Leiter bei der Stromversorgung von Geräten über Ethernet zu reduzieren. 28-AWG-Leiter können diese höheren PoE-Leistungen in der Regel nicht sicher übertragen und gleichzeitig die Leistungsanforderungen erfüllen.

Der andere Teil der Standardentwicklung ist Single Pair Ethernet (SPE), das durch den Verzicht auf vieradrige Leiter eine alternative Verkabelungslösung für begrenzte Platzverhältnisse und Kosten bietet. Dies eröffnet die Möglichkeit, die AWG-Größe in einigen industriellen Anwendungen, in denen Gewicht und Platzbedarf berücksichtigt werden müssen, neu zu überdenken.

Weitere Aspekte spielen bei der Schirmungstechnologie eine Rolle, da sie elektromagnetische Störungen (EMI) reduziert und möglicherweise die Sicherheit erhöht. Je nach Kabeltyp – STP, FTP, S/FTP oder andere Schirmungsarten – lassen sich unterschiedliche Schutzgrade erzielen. Beispielsweise reduzieren geschirmte CAT6a-Kabel und M12-X-Stecker die EMI in vielen industriellen Umgebungen. Alle Schirmungsarten und -normen können Störungen verringern oder eliminieren und in manchen Industriebereichen auch Cyberangriffe reduzieren.

Auch industrielle Steckverbinder wie die M12 A-, D- und X-codierten Steckverbinder können die Wahl des Steckverbinderquerschnitts beeinflussen, da die physikalischen und elektrischen Eigenschaften dieser Kabel entscheidend sind. Daher bestimmen selbst bei unspezifischen AWG-Anwendungen, wie beispielsweise bei ein- und mehrpaarigen Kabeln, die physikalischen und elektrischen Kriterien häufig die Auswahl, um die Lebensdauer des Steckverbinders und die Signalintegrität zu gewährleisten.

Ein ähnlicher Aspekt ist die Einhaltung von Normen wie Advanced Physical Layer (APL), das maximale Kabellängen und Einfügedämpfungen festlegt. Dies kann für Anwender industrieller Netzwerke von Vorteil sein. Insgesamt spielen diese Technologien und Standards heute eine Schlüsselrolle bei der Auswahl der AWG-Größen, wenn der Leistungsbedarf industrieller Kabel, die Signalanforderungen und die Anforderungen in den rauen Umgebungen vieler Verkabelungsanwendungen berücksichtigt werden müssen.

In der Praxis nutzen einige Anbieter diese Standards, um Verkabelungstechnologien und -lösungen anzuwenden, die den potenziellen Auswirkungen moderner industrieller Lösungen gerecht werden.

Fazit

Die Wahl des passenden AWG-Querschnitts ist für diverse industrielle Ethernet-Anwendungen entscheidend, um Leistung, Signalqualität, Stromversorgung und einfache Installation zu gewährleisten. Für weit entfernte, typischerweise leistungsstarke PoE-Anwendungen ist 24 AWG in allen Belangen optimal. 26 AWG bietet ein ausgewogenes Verhältnis von Kosten und Leistung für gängige industrielle Anwendungen. 28 AWG eignet sich für flexible Anforderungen und wird in Bereichen installiert, die für die eigenständige Signalübertragung ausgelegt sind, wie beispielsweise in der Fertigung. Unterschätzen Sie nicht den Nutzen und Wert der richtigen AWG-Querschnitte in Verbindung mit Standards, die Stromversorgung, Signalqualität und Umgebungsbedingungen für Hersteller, Lieferanten und Installateure berücksichtigen.