CCA (Copper Clad Aluminium)

CCA bezeichnet einen Leiter aus Aluminium, auf den außen eine dünne Kupferschicht aufgebracht ist. Am abisolierten Ende sieht er aus wie Kupfer und lässt sich auch so verarbeiten — er leitet aber nur rund zwei Drittel so gut. Das macht ihn überall dort zum Problem, wo nicht das Signal auf der Leitung zählt, sondern der Widerstand der Leitung selbst.

Ausführliche Erklärung

Der Kupferanteil wird über das Volumen angegeben, üblich sind zehn oder fünfzehn Prozent. Die Leitfähigkeit liegt entsprechend bei rund 63 bis 64 Prozent der von Kupfer, der Gleichstromwiderstand also etwa 50 bis 60 Prozent darüber. Praktisch heißt das: Eine CCA-Leitung mit 2,5 mm² leitet ungefähr so gut wie eine Kupferleitung mit 1,5 mm². Wer Kupfer gegen CCA gleichen Querschnitts tauscht, geht damit eine Querschnittsstufe zurück, ohne es dem Kabel anzusehen.

Warum es das überhaupt gibt, ist schnell erklärt. Aluminium wiegt rund ein Drittel dessen, was Kupfer wiegt, und kostet einen Bruchteil. Die Kupferhaut sorgt dafür, dass die gewohnte Anschlusstechnik greift und dass der Leiter bei hohen Frequenzen weitgehend wie Kupfer wirkt: Dort fließt der Strom ohnehin in der äußeren Randschicht des Leiters und nicht im Kern. Genau deshalb gibt es Koaxialkabel mit kupferbeschichtetem Stahlinnenleiter für reine Antennensignale, ohne dass das ein Mangel wäre.

Bei Gleichstrom und bei tiefen Frequenzen verteilt sich der Strom dagegen über den ganzen Querschnitt. Dann führt der Aluminiumkern den Strom, und die Kupferhaut ist nur noch Oberfläche. In diesem Bereich liegen die drei Fälle, in denen CCA regelmäßig verbaut wird und regelmäßig schadet.

Lautsprecherlinien

Der Widerstand einer Lautsprecherleitung liegt in Reihe zur Last. Er kostet Pegel, und er verschlechtert die Kontrolle des Verstärkers über die Schwingspule, weil er sich zum Innenwiderstand des Verstärkers addiert. Bei einer Vier-Ohm-Last zählen dafür schon Zehntelohm. Eine lange Strecke zu einem Außen- oder Deckenlautsprecher ist deshalb die Stelle, an der die fehlende Querschnittsstufe direkt hörbar wird — und zwar nicht als Defekt, sondern als leiser und weicher, was niemand dem Kabel zuschreibt. Warum die Last überhaupt so empfindlich auf den Zuleitungswiderstand reagiert, steht bei der Impedanz; in einer 70-Volt-Installation entschärft sich die Frage, weil dort bei gleicher Leistung viel weniger Strom fließt.

Lange Niedervoltstrecken

Türstationen, Bedienpanels, 24-Volt-Busleitungen und Konstantspannungs-LED hängen alle am selben Zusammenhang: Der Spannungsabfall auf der Leitung ist Strom mal Widerstand. Am Ende einer langen Strecke fehlt dann Spannung, und zwar lastabhängig. Der Fehler zeigt sich deshalb nicht bei der Abnahme mit einem eingeschalteten Gerät, sondern später, wenn alles gleichzeitig läuft — als sporadischer Ausfall, der sich beim Nachmessen wieder verflüchtigt.

Power over Ethernet

Hier kommen zwei Dinge zusammen, und deshalb steht dieser Fall zuletzt. Erstens begrenzt die Verkabelungsnormung den Gleichstrom-Schleifenwiderstand eines Kanals — ANSI/TIA-568.2-D nennt 25 Ohm über die volle Strecke, und für die höheren PoE-Typen nach IEEE 802.3bt liegen die Grenzen deutlich darunter. Ein Leiter mit 50 bis 60 Prozent mehr Widerstand verbraucht dieses Budget entsprechend schneller.

Zweitens wird die Verlustleistung im Kabel zu Wärme. Im Bündel steigt damit die Temperatur, mit der Temperatur steigt der Widerstand, und mit dem Widerstand wieder die Verlustleistung. Diese Rückkopplung ist der Grund, warum bei den hohen Leistungsklassen Bündelgrößen und Aderquerschnitte überhaupt zum Thema werden. Was am Port bereitsteht und was am Gerät ankommt, behandelt der Eintrag zu Power over Ethernet; hier zählt nur, dass CCA die Verlustseite dieser Rechnung verschiebt, und zwar in die falsche Richtung.

Normlage

Für die genormte Gebäudeverkabelung ist die Frage nicht offen. Nach übereinstimmender Herstellerangabe lässt IEC 61156 als Produktnorm der symmetrischen Datenkabel kupferbeschichtete Aluminiumleiter nicht zu, und ANSI/TIA-568 verlangt Kupfer; in Nordamerika kommt hinzu, dass die Listung nach UL 444 an Kupferleitern hängt. Ein Aufdruck „Cat 6" auf einem CCA-Kabel ist damit keine Konformitätsaussage, sondern eine Behauptung über die elektrische Leistung — was daraus für die Gewährleistung und für Herstellersysteme mit Systemgarantie folgt, ist eine eigene Frage.

Was in der Klemme passiert

Die elektrische Seite ist nur die Hälfte. Aluminium ist spröder und weniger zugfest als Kupfer, und beides schlägt an der Anschlussstelle durch: Der Leiter bricht beim Auflegen leichter, und er bricht auch später, wenn jemand eine Dose herauszieht oder ein Patchfeld verschiebt. Dazu kommt die Chemie. Schneidklemmen durchtrennen die Kupferhaut konstruktionsbedingt und legen dabei Aluminium frei; Aluminiumoxid bildet sich sofort und leitet nicht. Der Übergangswiderstand steigt deshalb über die Jahre, statt konstant zu bleiben.

Das ist der eigentlich teure Teil an CCA: Der Fehler entsteht nicht bei der Montage, sondern lange danach, und er sieht dann nach einem Gerätedefekt aus.

Häufiges Missverständnis

„Das Kabel hat die Zertifizierungsmessung bestanden, also passt es." Eine Cat-Zertifizierung prüft in erster Linie Übertragungsparameter — Dämpfung, Nebensprechen, Rückflussdämpfung —, und die kann eine kurze CCA-Strecke durchaus halten. Der Gleichstromwiderstand und seine Symmetrie zwischen den beiden Adern eines Paares sind eine andere Größe, und genau sie entscheidet bei PoE darüber, ob beide Adern gleich viel Strom führen. Wer CCA über die Übertragungsmessung freigibt, misst am Problem vorbei.

Der zweite Irrtum dreht die Sache um: „Für Lautsprecher reicht das doch, da läuft ja nur Strom." Tatsächlich ist es umgekehrt. Auf einer Datenleitung ist der Gleichstromwiderstand die nachrangige Größe, im Leistungspfad ist er die Hauptgröße. Lautsprecherlinien und Niedervoltstrecken sind damit nicht der harmlose Anwendungsfall für CCA, sondern der empfindlichste.

Nicht zu verwechseln mit

• CCS (Copper Clad Steel): Kupferbeschichteter Stahl, üblich als Innenleiter von Koaxialkabeln. Dort ist der Aufbau kein Mangel, weil der Strom bei Antennenfrequenzen ohnehin in der Kupferschicht fließt — für Gleichstrom oder Audiofrequenzen taugt er dagegen noch weniger als CCA.
• Aluminiumleiter in der Energieverteilung: Reines Aluminium wird im Netz- und Verteilungsbau bewusst eingesetzt, mit eigener Anschlusstechnik und eigenen Regeln. Das ist eine Werkstoffwahl mit Konzept, nicht eine getarnte Sparvariante.
• Versilbertes oder verzinntes Kupfer: Kupferkern mit veränderter Oberfläche — der umgekehrte Aufbau. Die Leitfähigkeit des Kerns bleibt die von Kupfer.
• OFC: Eine Aussage über die Reinheit des Kupfers, nicht darüber, ob überhaupt Kupfer im Kern steckt. Beide Angaben stehen nebeneinander auf demselben Markt und beantworten verschiedene Fragen.

In der Planung

Im Rohbau steht die Verkabelung an, und auf der Baustelle liegt eine Trommel Lautsprecherleitung, die pro Meter auffällig wenig kostet. Die Frage ist nicht, ob dieses Kabel funktioniert — es funktioniert. Die Frage ist, welche Strecken im Haus später Leistung führen und nicht nur Signal: jede Lautsprecherleitung, jede Niedervoltversorgung, jede Netzwerkstrecke zu einem Gerät ohne eigene Steckdose. Für diese Gruppe ist der Leiterwerkstoff eine Festlegung und keine Preisfrage, weil sie sich später weder messen noch nachbessern lässt, ohne die Wand zu öffnen.

Der Rest ist unspektakulär: Der Werkstoff gehört in die Ausschreibung und auf die Bestellung, nicht in die Sichtprüfung auf der Baustelle. Erst danach kommt das Produkt — und wenn es doch bis auf die Baustelle geschafft hat, hilft dieselbe kurze Reihe von Prüfungen:

• Aufdruck lesen. „CCA", „CCAM", „copper clad", „Kupfer-Aluminium". Fehlt die Werkstoffangabe vollständig, ist auch das ein Hinweis — Vollkupfer wird beworben.
• Trommel heben. Aluminium wiegt rund ein Drittel dessen, was Kupfer wiegt. Bei 100 Metern ist der Unterschied nicht subtil.
• Leiterende anritzen. Unter der Kupferhaut kommt silbern glänzendes Aluminium zum Vorschein.
• Widerstand messen. Der Gleichstromwiderstand über eine bekannte Länge ist die einzige Prüfung, die eine Zahl liefert statt eines Verdachts.

Ein Magnet hilft hier übrigens nicht: Er trennt kupferbeschichteten Stahl von den anderen beiden, aber weder Aluminium noch Kupfer ist magnetisch.

Verknüpfte Inhalte

Warum der Querschnitt in zwei nicht deckungsgleichen Systemen angegeben wird, klärt der Eintrag zu Leiterquerschnitt und AWG; die zweite Werkstofffrage am Leiter — massiv oder als Litze — behandelt Massivleiter und Litze. Was am PoE-Port bereitsteht und was am Gerät ankommt, steht bei Power over Ethernet, die Lastseite der Lautsprecherfrage bei der Impedanz und der Verstärkerleistung. Welche weiteren Eigenschaften eine fest verlegte Leitung mitbringen muss, steht beim Brandverhalten von Kabeln; wie das Netz insgesamt aufgebaut wird, auf der Seite zu den Grundlagen des Heimnetzwerks.

Quellen

Die Leitfähigkeits- und Widerstandsangaben sowie die Querschnitts- Äquivalenz stammen aus Herstellerunterlagen zweier voneinander unabhängiger Anbieter (Kabelhersteller und Messtechnikhersteller), die sich in der Größenordnung decken. Die Aussagen zur Normlage — IEC 61156, ANSI/TIA-568, UL 444 — sind über dieselben Unterlagen belegt, nicht über die Normtexte selbst.