Probleme mit Bordelektrik und Kabeln

Kupfer – den Farbton kennt jeder, doch an Bord haben Kabel aus diesem Material oft eine andere Oberfläche: schwarz. Meistens entdeckt der Skipper Leitungen solcher Couleur auf der Suche nach Wackelkontakten. Das ist keineswegs Zufall. Diese Schicht ist nämlich Kupferoxid, vergleichbar mit dem, was bei Stahl gemeinhin als Rost bezeichnet wird – für den elektrischen Kontakt nicht besonders förderlich.

Kopfzerbrechen bereitet nicht nur die Farbe. Der sichtbare Teil des Kupfers steckt meist in irgendeiner Klemme, und von denen gibt es Ausführungen, die ein uner­wünsch­tes Eigenleben entwickeln. Das Resultat reicht von unbeständigen Kontakten bis zum teilweisen Ausfall des Bordnetzes.

Oberflächenbetrachtung

Warum wird das Kabel schwarz? Oxid ist immer eine Verbindung des Basismaterials mit Sauerstoff. Im Gegensatz zum porösen, stetig fortschreitenden Rost auf Stahl bildet Kupfer eine dichte Oxidschicht, die das verbleibende Material darunter vor weiteren Reaktionen bewahrt. In geschützter Umgebung bleibt diese Schicht sehr dünn, Kabel in der Hausinstallation beispielsweise wirken auch nach Jahren noch frisch.

Anders an Bord. Luftfeuchtigkeit und Salzgehalt bewirken eine viel stärkere Oxidation. Zwar ist auch diese Schicht bei genügender Kabelstärke irgendwann dicht, sodass der Vorgang von selbst stoppt. Viele ­äußerlich schwarz angelaufene Kabel verrichten noch jahrelang ihren Dienst. Aber die Schicht ist brüchiger und weniger biegsam als das darunterliegende Kupfer. Bei dicken, eindrahtigen Leitern, wie bei der festen Landinstallation gebräuchlich, macht das nichts aus.

Für Anschlusskabel beweglicher Geräte sowie in der gesamten Bordinstallation sind solche starren Leiter aber nicht brauchbar. Sie würden infolge der stetigen Bewegungen und Vibrationen rasch brechen. In Fahrzeugen und Maschinen muss daher Litze benutzt werden. Die besteht aus vielen feinen Kupferdrähten, die zu einem stärkeren Leiter verarbeitet sind. Das Kabel bleibt auf diese Weise selbst bei großen Querschnitten flexibel. Es gilt: Je mehr Einzeldrähte, desto besser die Litze.

Bewegungen, die eine Kupferlitze zulässt, kann eine darauf vorhandene Oxidschicht allerdings nicht mitmachen, sie bekommt Risse. Durch diese gelangt wiederum Luft oder Feuchtigkeit bis zum blanken Kupfer, dieses oxidiert erneut, bis die Schicht einmal mehr dicht ist. Das hört sich eigentlich gut an, die automatisch gebildete Schutzschicht ist sogar selbstheilend. Dummerweise aber geht bei jedem neuen Heilungsvorgang ein wenig vom kupfernen Leiter für die Oxidbildung drauf.

Beispiel: Der Kabelbaum von der Maschine zum Bedienpaneel hängt auf einer Seite am weich gelagerten Motorblock, auf der anderen ist er am nächsten Schott fest verschraubt. Bei laufender Maschine befinden sich diese Leitungen also ständig in Bewegung.

Ähnliche Stellen, an denen Kabel permanenter Unruhe ausgesetzt sind, gibt es viele im Schiff. Wenn dort infolge von beschädigter Isolation oder Wasserkontakt immer wieder neuer Sauerstoff für die Oxi­­da­tion zur Verfügung steht, frisst sich das Kupfer im Laufe der Jahre selbst auf. Vom ehemaligen Leiter bleiben schwarze Krümel übrig. Dass es so weit kommt, ist selten, denn die Funktion leidet bereits viel früher.

Widerstandssache

Während Kupfer an sich ein sehr guter elektrischer Leiter ist, stellt das Oxid eher ein Hindernis für Strom dar. Es zählt zu den Halbleitermaterialien. Aufgrund einer wachsenden Oxidschicht verringert sich der wirksame Querschnitt der Leitung. Das geht ­umso schneller vonstatten, je feiner die einzelnen Drähte der Litze sind. Ergebnis: Der elektrische Widerstand steigt.

Richtig fies ist die Wirkung dieser Oxidschicht in Kabeln für Hochfrequenz. Bei diesen besteht der Außenleiter aus Kupfer­geflecht. Durch den Kontakt der einzelnen Adern untereinander wirkt er elektrisch wie ein durchgehendes Rohr. Im schwarzen Zustand ist dieser Kontakt nicht mehr gegeben. Stattdessen hat man plötzlich viele einzelne Drähtchen, die – jedes für sich – schraubenförmig um die Seele gewickelt sind. Folglich ist der Weg, den der Strom nun zurücklegen muss, wesentlich länger geworden. Die Hochfrequenz-Eigenschaften der Leitung haben mit der ursprünglichen Spezifikation nicht mehr viel zu tun.

Bei einer UKW-Seefunkanlage äußert sich das dann häufig wie folgt: Während der Empfang noch halbwegs funktioniert, ist die Reichweite beim Senden nur noch minimal. Das Kabel nimmt unten im Schiff die Sende­leistung auf, doch oben, an der Antenne, kommt so gut wie nichts davon an. Sie wird wegen des erhöhten Widerstands in Wärme umgesetzt und verpufft wirkungslos. Das Schlimme da-ran: Mit den üblichen Messungen zum Prüfen der Funkinstalla­tion ist solch ein Fehler kaum feststellbar.

DEN GESAMTEN RATGEBER FINDEN SIE IN DER AKTUELLEN DEZEMBER-AUSGABE VON BOOTE