Mindestbiegeradius

Wie eng darf ein Kabel gebogen werden — und warum gilt beim Einziehen ein anderer Wert als danach?

Jedes Kabel verträgt Bögen nur bis zu einer bestimmten Enge; darunter verändert sich sein innerer Aufbau bleibend. Der Mindestbiegeradius benennt diese Grenze, und zwar nicht als feste Länge, sondern als Vielfaches des Außendurchmessers — ein dickes Kabel braucht einen größeren Bogen als ein dünnes.

Ein Kabel ist kein Draht, sondern ein sorgfältig aufgebautes Bündel. Biegst Du es zu eng, verschiebt sich innen etwas, und danach überträgt es schlechter — auch dann, wenn außen nichts zu sehen ist und nichts geknickt aussieht. Deshalb geben Hersteller an, wie eng ein Bogen höchstens sein darf. Beim Einziehen, wenn am Kabel gezogen wird, ist diese Grenze strenger als danach, wenn es entspannt liegt. In der Praxis entscheidet das darüber, wie tief eine Anschlussdose sein muss und wie eng ein Leerrohr um die Ecke gehen darf.

Ausführliche Erklärung

Zwei Werte für zwei Situationen

Der Grund für die zwei Angaben ist einfach: Beim Einziehen liegt Zug auf dem Kabel, und Zug und Biegung überlagern sich. Die Außenseite eines Bogens wird ohnehin gedehnt; kommt Zugkraft dazu, addiert sie sich genau dort. Außerdem schmiegt sich ein Kabel unter Zug um jede Kante, an der es umgelenkt wird, statt einen weichen Bogen zu bilden. Deshalb gilt beim Einziehen der größere Radius. Liegt die Leitung anschließend spannungsfrei, darf der Bogen enger sein.

Für die symmetrische Datenverkabelung nennt die TIA-568-Reihe das Vierfache des Außendurchmessers für vierpaarige ungeschirmte Kabel; für geschirmte Bauarten wird üblicherweise das Achtfache angesetzt, weil der Schirm den engen Bogen nicht mitmacht. Bei Lichtwellenleiterkabeln liegen die verbreiteten Werte beim Zwanzigfachen des Außendurchmessers unter zulässiger Zugkraft und beim Zehnfachen in der fertigen Lage.

Eine Warnung zur Beschriftung gehört dazu, weil sie regelmäßig Faktor zwei kostet. Datenblätter führen die beiden Werte oft als „statisch" und „dynamisch", meinen damit aber nicht immer dasselbe. In der Installationstechnik steht „dynamisch" für den Zustand während des Einziehens unter Zug und „statisch" für die verlegte Leitung. In der Welt beweglicher Leitungen — Schleppketten, Türblätter, Kabelaufroller — steht „dynamisch" dagegen für dauernde Bewegung im Betrieb, und dort ist der dynamische Wert der strengere aus einem ganz anderen Grund, nämlich wegen der Zahl der Lastwechsel. Wer die Angaben ungeprüft übernimmt, vergleicht zwei verschiedene Dinge.

Was der zu enge Bogen anrichtet

Bei einem symmetrischen Datenkabel bleibt zunächst alles heil. Was sich ändert, ist die Geometrie: Der Abstand der beiden Adern eines Paares zueinander und zur Umgebung verschiebt sich, und mit ihm der Wellenwiderstand an dieser Stelle. Ein Teil des Signals läuft daraufhin zurück, die Rückflussdämpfung fällt, das Nebensprechen steigt. Auf einer kurzen Strecke geht das unter, auf einer langen und bei hohen Datenraten nicht mehr. Derselbe Mechanismus steckt hinter einer Beobachtung, die viele schon gemacht haben: Ein zu fest angezogener Kabelbinder verschlechtert die Messwerte, obwohl gar kein Bogen im Spiel ist — er verformt den Aufbau punktuell.

Beim Koaxialkabel ist der Vorgang derselbe, aber schärfer. Der Innenleiter wandert im Dielektrikum aus der Mitte, der Wellenwiderstand ändert sich örtlich, und die Folge sind Reflexionen an einer Stelle, die niemand als Fehlerquelle in Verdacht hat.

Bei der Glasfaser sind es zwei getrennte Probleme. Das erste ist optisch: In einem engen Bogen erfüllt ein Teil des Lichts die Bedingung für die Totalreflexion nicht mehr und verlässt den Kern — Makrobiegung. Diese Zusatzdämpfung ist wellenlängenabhängig und tritt bei 1550 und 1625 nm deutlich stärker auf als bei 1310 nm. Genau deshalb wird mit zwei Wellenlängen gemessen: Eine Strecke kann bei der einen sauber aussehen und bei der anderen auffallen, und der Unterschied zwischen beiden ist der Hinweis auf den Bogen.

Das zweite Problem ist mechanisch und deutlich unangenehmer, weil es Zeit braucht. Glas unter dauerhafter Biegespannung ermüdet; feine Oberflächenfehler wachsen langsam weiter. Ein zu enger Bogen ist damit kein Zustand, der entweder gut geht oder sofort bricht, sondern eine Uhr. Die Faser bricht Monate oder Jahre später, ohne dass jemand sie angefasst hätte.

Biegeunempfindliche Fasern

Fasern nach ITU-T G.657 sind so aufgebaut, dass sie in engen Bögen weniger Licht verlieren. Die Empfehlung nennt für die Unterkategorie A1 einen minimalen Auslegungsradius von 10 mm und für A2 von 7,5 mm; die Kategorie B ist auf noch engere Radien ausgelegt und wird für kurze Wege innerhalb von Gebäuden und für Verbindungen im Rack verwendet.

Zwei Einschränkungen gehören dazu. Erstens entschärfen diese Fasern die optische Seite, nicht die mechanische — die Dauerlast im Glas bleibt. Zweitens, und das wird in der Praxis am häufigsten verwechselt: Diese Radien gelten für die blanke Faser, nicht für das Kabel, in dem sie steckt. Ein Kabel mit fünf Millimetern Außendurchmesser hat seinen eigenen, deutlich größeren Wert, ganz gleich, welche Faser darin liegt.

Häufiges Missverständnis

„Solange nichts geknickt ist, ist es in Ordnung." Der sichtbare Knick ist das Ende der Skala, nicht ihr Anfang. Die Grenze, um die es geht, ist eine elektrische beziehungsweise optische, und sie ist längst überschritten, bevor sich am Mantel etwas zeigt. Bei Glasfaser kommt hinzu, dass ein Bogen, der heute nur wenig Dämpfung kostet, trotzdem eine Dauerlast ist.

Der zweite Irrtum ist banal und teuer: Radius und Durchmesser. Die Datenblattangabe ist ein Radius. Wer sie als Durchmesser liest, plant mit der Hälfte des Platzes und wundert sich, warum das Kabel in der Dose nicht unterkommt.

Nicht zu verwechseln mit

Zulässige Zugkraft: Der zweite Grenzwert beim Einziehen, angegeben in Newton. Beide Werte hängen zusammen — jeder Bogen im Rohr erhöht die nötige Zugkraft —, sind aber getrennt einzuhalten.
Verlegetemperatur: Der Mantel wird in der Kälte spröde. Unterhalb der zulässigen Verlegetemperatur hilft der Biegeradius aus dem Datenblatt nicht mehr; dort gilt: aufwärmen oder nicht verlegen.
Biegeradius eines Leerrohrs: Eine Eigenschaft des Rohrs, nicht des Kabels. Ein Rohr, das den Bogen mechanisch schafft, kann trotzdem enger sein als das, was das Kabel darin verträgt.
Knickschutz am Steckverbinder: Die Tülle am Steckerende hält das Kabel vom scharfen Abknicken direkt hinter dem Stecker ab. Sie ersetzt keinen Radius, sie erzwingt einen.

In der Planung

Eine bestehende Leerrohrtrasse soll nachträglich eine Glasfaser aufnehmen, vom Technikraum in den Kinoraum. Vor dem Kabelkatalog steht die Trasse: Was gibt die vorhandene Trasse her? Entscheidend sind Innendurchmesser, Anzahl und Enge der Bögen und die vorhandene Belegung — und die Enge der Bögen ist davon die harte Größe, weil sie beim Einziehen den größeren der beiden Radien verlangt und sich nachträglich nicht ändern lässt.

Die Trasse gibt danach auch die Reihenfolge vor. Erst wird geprüft, ob eingezogen oder eingeblasen wird und mit welcher Zugkraft; erst dann fällt die Entscheidung über die Kabelbauart, und die Wahl einer biegeunempfindlichen Faser ist dabei ein Zugewinn an der Endlage, nicht am Einzug. Ganz zum Schluss kommt die Frage nach Steckverbindern und Geräten.

Zwei Rechnungen begleiten das Ganze und sind schnell gemacht. Ein symmetrisches Datenkabel mit 7 mm Außendurchmesser braucht beim Vierfachen einen Bogenradius von 28 mm — hinter der Dose also gut 56 mm freien Raum für die Schlaufe, bevor überhaupt eine Klemme darin sitzt. Ein Lichtwellenleiterkabel mit 3 mm Außendurchmesser braucht in der Endlage beim Zehnfachen 30 mm Radius. Beides sind Zahlen für die Rohbauplanung und nicht für die Montage: Wer sie erst auf der Baustelle ausrechnet, hat die Dose schon gesetzt.

Verknüpfte Inhalte

Warum ein enger Bogen den Wellenwiderstand verändert und was daran kritisch ist, steht beim Wellenwiderstand; der Aufbau, der darauf reagiert, beim Koaxialkabel und beim Twisted Pair. Wie Glasfaser überhaupt funktioniert, behandelt der Lichtwellenleiter, die Faserklassen selbst der Eintrag zu den Faserklassen OM und OS. Was beim Einziehen im Erdreich zusätzlich zählt, steht auf der Seite zu den Kabelbauarten für die Erdverlegung.

Quellen

Die Vielfachen für symmetrische Kabel und für Lichtwellenleiterkabel stammen aus der verbreiteten Rezeption der TIA-568-Reihe und der IEC-60794-Reihe, die Unterscheidung zwischen dem Radius unter Zug und dem Radius der verlegten Leitung aus einer Installationsunterlage eines Kabelherstellers. Die Radien der biegeunempfindlichen Fasern folgen ITU-T G.657, die Wellenlängenabhängigkeit der Makrobiegung einem Whitepaper aus der Messtechnik.