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Wickel- oder Schichtkondensator.
Die Erfindung betrifft elektrostatische Wickel- und Schichtkondensatoren. Es ist bekannt, derartige Kondensatoren über eine Schmelzsicherung, die innerhalb oder ausserhalb des Kondensatorgehäuses angeordnet sein kann, an das Netz anzuschliessen. Tritt bei einer solchen Anordnung ein Durchschlag in dem Kondensator ein, so wird, wenn es sich um einen normalen Kondensator handelt, dieser infolge des Durchschlags kurzgeschlossen und der in die Durehschlagsstelle fliessende Kurzschlussstrom bringt die Sicherung zum Schmelzen. Dadurch werden schädliche Auswirkungen des Kurzschlusses auf das Netz wesentlich herabgesetzt. Der Kondensator selbst ist aber nach dem Durchschlag unbrauchbar und muss durch einen andern ersetzt werden.
Gemäss der Erfindung ist mindestens eine der Kondensatorbelegungen in eine grössere Anzahl einzelner Metallflächen unterteilt, die je über eine Schmelzstelle mit der allen Metallflächen gemeinsamen Stromanschlussstelle verbunden sind. Tritt bei einem Kondensator mit derart unterteilten
Belegungen an einer der einzelnen Metallflächen ein Durchschlag ein, so schmilzt infolge des Kurzsehlussstromes lediglich die vor dieser Fläche liegende Schmelzstelle und es wird hiedureh lediglich diejenige Metallfläehe, in der sich die kranke Stelle befindet, abgeschaltet. Alle übrigen Metallflächen bleiben aber nach wie vor voll verwendungsfähig. Es ist dann lediglich durch den Ausfall der einen Metallfläche die Kapazität des Kondensators etwas kleiner geworden.
Bei genügender Unterteilung spielt aber diese Verringerung der Kapazität im allgemeinen keine Rolle.
Bei der praktischen Ausbildung eines solchen Kondensators ordnet man die Schmelzstellen der einzelnen Metallflächen zweckmässig innerhalb des Kondensatorwickels oder-stapels an. Die Schmelzstellen können hiebei mit den zugehörigen Metallflächen aus einem zusammenhängenden Metallbelag bestehen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Abbildungen dargestellt.
Die Fig. 1-7 zeigen metallisierte Wiekelbänder wie sie zum Aufbau von Kondensatoren gemäss der Erfindung verwendet werden.
Fig. 8 zeigt den Querschnitt durch zwei gemäss Fig. 7 ausgebildete im Kondensator aufeinanderliegende Bänder. Fig. 1 zeigt ein Dielektrikumband, beispielsweise ein Papierband, das an den schraffierten Stellen metallisiert ist. Die nicht schraffierten Stellen sind metallfrei. Die Metallisierung
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Metallflächen stellen parallelgeschaltete Kondensatoren dar. Als Stromzuleitungen zu den Metallflächen dienen die Stege 6,7, 8, 9, 10 usw., die einerseits mit den Metallflächen und anderseits mit einem metallisierten Rand 11 verbunden sind. Bei 12 ist die Metallisierung des Randes etwas verstärkt und ein in der Abbildung nicht sichtbarer Streifen des Randes ist für den Stromanschluss umgefaltet.
Zwei derartige Bänder werden zusammen zu einem Kondensator aufgewickelt. Das zweite Band wird hiebei in einer solchen Lage eingewickelt, dass sich sein metallisierter Rand auf derjenigen Seite befindet, auf der das erste band seinen metaillreien itand JJ besitzt. Auf die nach dem Wickeln vorhandenen beiden Stirnseiten wird je ein Metallbelag aufgespritzt, der als Stromanschlussfläche dient.
Tritt nun in diesem Kondensator innerhalb einer der Metallflächen, beispielsweise innerhalb der Fläche 4, ein Durchschlag ein, so fliesst ein Kurzselussstrom vom Netz und von den übrigen Metallflächen über den Steg 9 und bringt diesen Steg zum Schmelzen. Der Steg muss natürlich so schmal und
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so lang sein, dass der Kurzschlussstrom hier die erforderliche Schmelzwärme entwickelt. Nach dem Durchschmelzen des Steges 9 ist die Metallfläche 4 abgeschaltet und der Kondensator ist ohne diese Fläche weiter verwendungsfähig. Besitzt ein Kondensator beispielsweise 100 oder 1000 solche Flächen, so ist seine Kapazität nach dem Abschmelzvorgang nur um 1% oder 0'1% abgesunken.
Man kann den Widerstand der Stege durch Änderung ihrer Länge oder ihrer Breite verändern und so auf jeden gewünschten Widerstandswert bringen, der für ein gutes Abschmelzen erforderlich ist. Die Fig. 2 und 3 zeigen Ausführungsbeispiele, bei denen die Stege 14 und 15 eine wesentlich grössere Länge besitzen als bei der Ausbildung nach Fig. 1.
Um das Abschmelzen der zu den Metallflächen führenden Stege, insbesondere bei schweren Kurzschlüssen zu erleichtern, kann man auch entsprechend Fig. 4 eine oder mehrere Einschnürungen 16 am Steg anbringen und so das Abschalten des zu unterbrechenden Kurzschlussenergieflusses auf eine Anzahl verschiedener Abschmelzstellen verteilen.
Da nach dem Abschalten des Steges die hinter ihm liegende Metallfläehe für die Kapazität des Kondensators verloren ist, ist es zweckmässig, die einzelnen Flächen so klein pIs möglich zu halten.
Man kann zu diesem Zwecke eine Anordnung gemäss Fig. 5 verwenden, bei der zunächst Hauptstege 17 vorgesehen sind, die vom metallisierten Rand ausgehen. Erst von diesen Hauptstegen zweigen die Abschmelzstege ab, die zu den einzelnen kleinen Metallflächen gehen. Diese Flächen kann man unter Umständen verringern auf die Durehsehnittsgrösse einer normalen Durchschlagsstelle, d. h. auf 0'5 bis 2 cm2. Die Breite der Abschmelzstege wird um soviel kleiner gewählt als die Breite der Hauptstege, dass diese bei einem schweren Durchschlag nicht vom Abschmelzen eines Einzelsteges in Mitleidenschaft
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bis 4 angedeutet sind.
Um den Kondensator auch vor einem Durchschlag zu sichern, der in dem Hauptsteg auftreten könnte, wird zweckmässig an der Stelle 19 eine Einschnürung vorgesehen, von einer solchen Grösse, dass sie einen etwas grösseren Strom aushält als die Einzelstege 18.
Um die Stege gegen die benachbarten Metallflächen zu isolieren, sind metallfreie Streifen erforderlich. Diese metallfreien Streifen gehen natürlich für die Kapazität des Kondensators verloren. Sie werden deshalb zweckmässig so klein als möglich gehalten, wobei allerdings ihre zulässige kleinste Breite von der Betriebsspannung des Wickels abhängt. Insbesondere für Wickel mit mittleren Spannungen (d. h. in der Gegend von 500 Volt) sind Breiten zwischen 0'2 und 0'5 mm zweckmässig.
Um möglichst wenig Kapazität durch die freibleibenden Streifen zu verlieren, empfiehlt es sich auf alle Fälle, den metallfreien Rand 20 (vgl. Fig. 3) und den Abstand 21 vom metallisierten Rand 12 bis zum angrenzenden Rand der nächstgelegenen Kapazitätsfläche gleich gross zu machen, denn die Breite des metallfreien Randes 20 geht ja sowieso auf beiden Seiten für die Kapazität des Kondensators verloren.
Fig. 6 zeigt eine Ausbildung des Metallbelages, bei der die einzelnen Metallflächen 22 kammartig so schmal ausgebildet sind, dass sie gleichzeitig als Abschmelzstreifen wirken. Man kann bei dieser Art der Unterteilung beispielsweise so weit gehen, dass die einzelnen metallisierten Streifen 22 eine Breite von l ? Km und die dazwischenliegenden metallfreien Streifen 23 eine Breite von 0'1 mm besitzen.
Sofern es sich ermöglichen lässt, legt man die Abschmelzstege zweckmässig in eine feldfreie Zone des Kondensators. Man erhält hiedurch den Vorteil, dass in dem Abschmelzsteg kein Durchschlag auftritt. Ein Durchschlag im Abschmelzsteg hätte den Nachteil, dass dadurch bereits die ganze an ihm haftende Metallfläche ausfallen würde.
Ein Ausführungsbeispiel, bei dem sieh die Stege in der feldfreien Zone befinden, zeigen die Fig. 7 und 8. Fig. 7 zeigt wieder ein an den schraffierten Flächen metallisiertes Dielektrikumband. Mit 24 und 25 sind zwei einzelne Metallflächen und mit 26 und 27 die dazugehörigen Abschmelzstege bezeichnet.
28 ist der metallfreie Rand des Dielektrikumbandes.
Fig. 8 zeigt das in Fig. 7 dargestellte metallisierte Dielektrikumband im Querschnitt zusammen mit einem zweiten entsprechend metallisierten Band, in der beim Aufwickeln verwendeten Lage, bei welcher sich der metallfreie Rand 28 des einen Bandes auf der dem metallfreien Rand 28'des andern Bandes entgegengesetzten Seite befindet. Es ist beim Vergleich mit Fig. 7 deutlich zu ersehen, dass die Stege 26, 27 an Stellen kommen, an denen ihnen der metallfreie Rand des zweiten Bandes gegenüberliegt, so dass sich hier kein elektrisches Feld ausbilden kann.
Die in den Ausführungsbeispielen dargestellten Dielektrikumbänder lassen sich in einfacher Weise dadurch metallisieren, dass man den Metallbelag in der vielleicht etwas verworren aussehenden Gestalt der zu metallisierenden Flächen auf das Dielektrikum aufdruck. Man kann aber auch in der Gestalt der metallfreien Flächen einen Stoff aufdrucken, der die Metallisierung nicht annimmt oder an dem sie nicht festhaftet, so dass nachher hier kein Metallbelag entsteht oder man ihn wegwischen kann.
Man kann die Metallbelegungen natürlich auch aus Folie in den angegebenen Formen ausstanzen, doch dürfte das Metallisierungsverfahren vorzuziehen sein.
Die Erfindung kann natürlich nicht nur bei Wickelkondensatoren, sondern auch bei Schichtkondensatoren angewendet werden. Hiebei kann der Metallbelag auf den Dielektrikumplatten in ähnlicher Weise wie bei den Wickelbändern aufgebracht werden.