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Hochspannungskondensator.
Die Erfindung betrifft einen Hochspannungskondensator für hohe Spannungen und hohe Leistungen. An das Dielektrikum derartiger Kondensatoren werden die höchsten Anforderungen gestellt, weil es bei geringster Stärke die höchsten Beanspruchungen aushalten muss. Man verwendet daher bekanntlich vorzugsweise Öl als Dielektrikum.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, einen Hochspannungskondensator mit besonders hochwertigem Öldielektrikum zu schaffen, der dabei den bekannten einfachen und bewährten Aufbau von der Form einer Säule hat, die aus untereinander gleichen Elementen besteht.
Zu diesem Zweck werden erfindungsgemäss vollkommen vakuumdicht geschlossene Ölgefässe verwendet, und die Böden und Deckel der Gefässe, die unter Ausschluss jedes Lufteinschlusses den Ölkörper begrenzen, werden derart leicht biegsam ausgeführt, dass der innere Druck im Gefäss bei allen Temperaturund Luftdruckschwankungen gleich dem Aussendruck bleibt. Um den Innendruck gleich dem Aussendruek zu halten, müssen die biegsamen Deckel und Böden allen Volumensänderungen des Ölkörpers folgen, so dass bei der durch Abkühlung verursachten Volumensverminderung des Öles kein Vakuum im Gefäss entstehen kann.
Der kleinste Überdruck der Aussenatmosphäre muss imstande sein, Deckel und Böden der Gefässe entsprechend der Volumensverminderung des Ölinhaltes einzudrücken. Durch die elastische Ausbildung der Gefässe der Elemente ist also zum Anpassen ihres Rauminhaltes an alle temperaturbedingten Volumensänderungen der Ölfüllung ein Luftpolster nicht erforderlich, von dem Luft in das Öl und von da in den Kondensatorwickel gelangen kann. Unter Ausschluss jedes Lufteinsehlusses wird also durch die elastischen Gefässe die dauernde Hochwertigkeit des Öldielektrikums gewährleistet.
Die Ausbildung der Gefässe ermöglicht ausserdem eine besonders hochwertige Herstellung des einzelnen Elementes in bezug auf die Leistungsfähigkeit seines Dielektrikums und damit die Herstellung besonders hochwertiger Hochspannungskondensatoren. Die verhältnismässig geringe Hohenabmessung des Elementes erlaubt es nämlich, die Feuchtigkeit und die Luft aus den darin angeordneten Kondensatorwickeln in besonders hohem Grad im Vakuumgefäss zu entfernen und dann die Wickel ebenso sorgfältig mit dem Öl zu imprägnieren ;
dies ist bei hohen Säulen, bei denen die Kondensatorelemente tief unter Öl liegen, infolge der verhältnismässig langen Wege, welche die in dem Papier enthaltenen Wasserdämpfe und Luftmengen zurücklegen müssen, nicht in ähnlichem Grade möglich. Bei der Herstellung kann dabei mit kleinen und billigen Vakuumgefässen das Auslangen gefunden werden. Für die Prüfung braucht man, weil man die Elemente nur auf die Teilspannung zu prüfen braucht, welche auf sie entfällt, keine besonderen Prüftransformatoren und Drosselspulen für hohe Leistungen bereitzustellen, wie sie für die Prüfung von Hochspannungskondensatoren sonst erforderlich sind.
Die metallenen Verschlussteile der Elemente des erfindungsgemässen Kondensators haben ausser ihrer Elastizität noch den Vorteil, dass sie die im Innern des Elementes erzeugte Wärme gut ableiten, was ebenfalls für die Erhaltung des guten Zustandes des Dielektrikums von Vorteil ist.
Schliesslich hat der erfindungsgemässe Hochspannungskondensator den Vorzug, dass bei Schadhaftwerden einer Einheit diese leicht durch eine neue ersetzt werden kann und nicht der ganze Hochspannungkondensator unbrauchbar wird. Die Einheiten sind handlich und gewähren dem Fabrikanten den Vorteil
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einer kleineren Lagerhaltung, weil man Kondensatorsäulen für beliebige Spannungen daraus zusammensetzen kann.
Insbesondere kann man nach der weiteren Erfindung die Isoliergefässe der Kondensatorelemente aus keramischem Material herstellen und an sie die metallenen Deckel und Böden mit Hilfe einer an sich bekannten eingebrannten Metallglasur anlöten. Der dadurch entstehende Abschluss des Gefässes ist ein
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elastischen Metallmembran bestehen, die nachträglich in den Ring eingelötet werden kann. Hiedurch wird die erforderliche luftfrei Füllung des Elementes sehr erleichtert.
Die Metauboden und Deekel der Kondensatorelemente können mit über ihren Isoliermantel
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der Spannung an der Einheit der Aussenübersehlag früher eintritt als der Innendurchschlag der Einheit.
Um die Elemente zu einer Säule verbinden zu können, werden die Isoliergefässe an ihren Enden mit metallenen Kopf-und Fussflanschen ausgerüstet. Die Fussflansehen können zweckmässigerweise schirmartig ausgebildet sein.
In den Fig. 1 und 2 sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Einheit des Hoehspannungskondensators und Fig. 2 die zusammengebaute Kondensatorsiule.
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Kondensatorwickel, bestehend aus Papierbänder mit eingewickelten Aluminiumbändern.
Der oberste Kondensatorwiekel ist teilweise im Schnitt dargestellt, wobei mit 15 und 16 die Metall- folien von entgegengesetzter Polarität bezeichnet sind. Durch das Aufeinanderlegen zweier Wickel werden die aufeinanderliegenden Metalleinlagen dieser Wickel elektrisch miteinander verbunden, die beiden Wickel also in Reihe geschaltet. Das Aufeinanderschichten erfolgt zweckmässigerweise unter Verwendung geeigneter Abstandhalter, die den Zutritt des Öles gestatten, so dass beim Evakuieren die Luft aus den Wickeln entweichen kann.
17 ist ein Hartpapiel1'0hr, welches zum Zentrieren der Kondensatorwickel dient. 18 ist eine Kontaktfeder. Das Porzellanrohr 10 ist mit einem Kupferboden 19 verschlossen, indem dieser etwa durch Verlöten seiner Ränder mit einer auf das Porzellan aufgebrachten Oberftächenmetallglasur dicht mit dem Porzellan verbundenist. Der Belag des untersten Kondensatorwickels M macht mit diesem MetaUboden M unter Vermittlung der leitenden Abstandhalter Kontakt. Der Metalldeckel 20 des Isolierrohres 10 besteht aus einer gewellten Membran aus Kupferblech, deren Nachgiebigkeit dem Öl die erforderliche Ausdehnung gestattet.
Der Deckel 20 ist in die Nut 22 eines Kupferringes 21 eingesetzt, welcher an dem oberen Rand des Porzellanrohres 10 ebenfalls mit Hilfe einer Oberflächenmetallglasur verlötet ist. Der Deckel 20 kann also naehträglich eingesetzt undin die Nut 22 eingelötet werden, In der Mitte des Deckels 20
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sind mit dem Rohr 10 verkittet.
Bei der Herstellung wird die komplette Einheit, jedoch zunächst ohne den Metalldeckel 20 und
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der verhältnismässig kurzen Wege, welche die in dem Papier enthaltenen Wasserdampfmengen zurücklegen müssen, werden sie dabei weitgehend ausgetrieben. Nach dem Auskochen, Abkühlen und Abstellen des Vakuums wird der Deckel 20 dicht schliessend aufgebracht und in der Nut 22 verlötet.
Um die noch in den Wellen des Deckels enthaltene Luft abzutreiben, kann durch die Nachfüll- öffnung 23 mit Hilfe eines Trichters Öl nachgefüllt und sodann das Gefäss nochmals evakuiert werden.
Das vollkommen luftfreie Gefäss wird dann durch die Schraube 23 verschlossen.
Die Kondensatorsäule Fig. 2 wird in der Weise aus den Einheiten 31, 32,33 usw. zusammengestellt, dass diese mit Hilfe einer geeigneten Versehraubung ihrer Flanschen miteinander verbunden werden.
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Kontakt und stellen eine gute elektrische Verbindung der Einheiten miteinander her. Die schirmartige Ausgestaltung der Fussflansehe 24 hat den Zweck, den Regen abzuleiten und die darunterliegenden Teile des Mantels trockenzulmlten, so dass auch bei Aufstellung im Freien die Porzellankörper als Rohre ohne besondere Schirme gehalten werden können. Das Kopfende der Säule trägt einen Silitwiderstand 28,, der bei Anwendung der Kondensatorsäule als Überspannungsableiter den Zweck hat, einen Teil der auftreffenden Wanderwellenenergie zu vernichten.
Der Silitwiderstand 28 wird zweckentsprechend durch einen Überwurf 30 gegen Einflüsse des Wetters und mechanische Beanspruchungen geschützt. Durch den Leiter 29 ist der Kondensator an die Leitung angeschlossen. Der Fussflansch 34 ist geerdet.
Der elektrische Kontakt zwischen benachbarten Kondensatorelementen kann auch dadurch hergestellt werden, dass nicht die Böden und Deckel, sondern die Kopf-und Fussflanschen der Elemente untereinander und mit den Elektroden der Elemente leitend verbunden werden.