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Elektrolytischer Kondensator.
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrolytischen Kondensator, insbesondere für Betriebsspannungen über 400 V, dessen Elektrolyt Äthylenglykol, Borsäure und eine einwertige organische oder anorganische Base, z. B. Ammoniak, enthält. Das Wort "Ammoniak" wird hier und im folgenden einfachheitshalber statt "einwertige organische oder anorganische Base" verwendet.
Die für Spannungen über 400 V verwendeten Elektrolyten dieser Art zeigten den Nachteil einer sehr grossen Temperaturabhängigkeit. Der spezifische Widerstand des Elektrolyten bei Zimmertemperatur (also bei etwa 150 C) war oft das 7-bis 1Ofache des Widerstandes bei 500 C. (Bekanntlich haben Elektrolyten einen negativen Temperaturkoeffizienten). Da die Kondensatoren vielfach für einen Betrieb bei 50 bis 60 C geeignet sein müssen, soll bei dieser Temperatur der spezifische Widerstand des Elektrolyten so hoch sein, dass bei der Scheitelspannung noch keine Funkenerscheinungen eintreten. In der Praxis liegt aber die Temperatur normalerweise häufig wenig über der Zimmertemperatur, und jedenfalls muss der Kondensator nötigenfalls bei Zimmertemperatur oder sogar unterhalb dieser Temperatur brauchbar sein.
Es ist ohne weiteres klar, dass, wenn der vorgenannte bekannte Elektrolyt bei Zimmertemperatur verwendet wird, der spezifische Widerstand sehr gross wird, nämlich etwa das 10fache des bei 500 C vorhandenen Widerstandes beträgt. Dieser spezifische Widerstand ergibt in einem elektrolytischen Kondensator einen sehr hohen Reihenwiderstand, der die elektrischen Eigenschaften des Kondensators nachteilig beeinflusst. Wenn nämlich mit der reinen Kapazität des Kondensators ein Widerstand in Reihe geschaltet wird, so besteht die Gefahr eines unzulässig grossen Arbeitsfaktors des Kondensators.
Die oben genannten Nachteile haften insbesondere einem bekannten Elektrolyten an, der zum trockenen Typ gehört. Die Wassermenge ist dort ausserordentlich gering und wird im wesentlichen lediglich durch das Kristallwasser gebildet. Zwar ist bei der Bereitung des Elektrolyten freies Wasser vorhanden, die Menge genügt nicht, um dem Elektrolyten einen günstigen Temperaturkoeffizienten zu verleihen. Bei einem weiteren Schritt der Bereitung wird aber die vorhandene geringe Wassermenge durch Kochen ausgetrieben. Selbst falls dem pastenförmigen Elektrolyten eine geringe Menge freies Wasser zugesetzt wird, bleiben die Nachteile der hohen Temperaturabhängigkeit bestehen.
Diese Übelstände werden erfindungsgemäss durch den elektrolytischen Kondensator für Betriebsspannungen über 400 V vermieden, dessen Elektrolyt Äthylenglykol, Wasser, Borsäure und eine einwertige organische oder anorganische Base, z. B. Ammoniak, enthält, u. zw. dadurch, dass dafür gesorgt wird, dass der Wassergehalt etwa gleich gross ist wie der Glykolgehalt. Hiebei ist darauf zu achten, dass der Gehalt der Base in bezug auf die übrigen Bestandteile so gering ist, dass der spezifische Widerstand bei 20 C zwischen ungefähr 300 und 10.000 Ohm-cm liegt.
Es hat sich gezeigt, dass der Widerstand des erfindungsgemäss angewendeten Elektrolyten bei 20 nur etwa das 21/2fauche des Widerstandes bei 600 beträgt. Dadurch eignet sich der Elektrolyt auch besonders gut für die Herstellung von Kondensatoren mit hoher Spannungsfestigkeit. Die zulässige Spannung ist nämlich in erster Linie von dem spezifischen Widerstand des Elektrolyten abhängig.
Man wählt nun einfach die Menge des Ammoniaks und dadurch den Widerstand derart, dass bei 600 C (höchstzulässige Temperatur) der Widerstand noch ausreicht, um die gegebene Spannung zu beherr- sehen. (Die Menge Ammoniak im Elektrolyten bedingt nämlich dessen spezifischen Widerstand. ) Bei der normalen, in der Höhe von 200 C liegenden Temperatur wird nun der Widerstand nur ungefähr
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das Stäche betragen und deshalb noch nicht unzulässig hoch sein. Bei den bekannten Elektrolyten war man von vornherein gezwungen, den spezifischen Widerstand bei 600 C nicht zu hoch zu wählen, weil dieser Widerstand bei 20'C noch 10mal höher liegen würde. Man war also in der Herstellung von Kondensatoren für die höheren Spannungen sehr behindert.
Der Elektrolyt nach der Erfindung ist auch weniger als die aus rein wässerigen Lösungen bestehenden Elektrolyten gegen Verunreinigungen empfindlich.
Ein günstiges Verhältnis zwischen Wasser und Glykol ist jenes, bei dem die Menge Glykol und Wasser gleich ist.
Da, wie dargelegt, die Menge Ammoniak im Elektrolyten dessen spezifischen Widerstand bedingt, soll die Menge des zugesetzten Ammoniaks für höhere Spannungen ganz gering sein. In einer günstigen Ausführung der Erfindung hat der Elektrolyt für eine Spannung von 500 V die folgende Zusammensetzung :
EMI2.1
Der spezifische Widerstand eines solchen Elektrolyten beträgt bei 200 C rund 4500 Ohm-cm, bei 500 C rund 2000 Ohm-cm. Wenn man einen solchen Elektrolyten für niedrige Betriebsspannungen, z. B. 320 V, zusammenzusetzen wünscht, so wird so viel Ammoniak zugesetzt, dass bei 20 C der spezifische Widerstand rund 300 Ohm-em beträgt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrolytischer Kondensator, insbesondere für Betriebsspannungen über 400 V, dessen Elektrolyt Äthylenglykol, Wasser, Borsäure und eine einwertige organische oder anorganische Base, z. B. Ammoniak, enthält, dadurch gekennzeichnet, dass etwa gleichviel Glykol wie Wasser vorhanden ist, wobei der Gehalt der Base in bezug auf die übrigen Bestandteile so gering ist, dass der spezifische Widerstand bei 200 C zwischen ungefähr 300 und 10.000 Ohm-cm liegt.