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Elektrischer Kondensator mit imprägniertem
Papierdielektrikum Bei Papier-und Metallpapierkondensatoren verwendet man Imprägniermittel, welche die elektrischen Kondensatoren gegen Feuchtigkeit schützen und die effektiven Kapazitätswerte erhöhen. Es werden zum Imprägnieren Stoffe mit hoher Dielektrizitätskonstante gewählt, die die Durchschlagfestigkeit des Kondensators erhöhen, ohne die dielektrischen Verluste und die Ableitverluste ungünstig zu beeinflussen. Insbesondere bei Herstellung von Miniaturkondensatoren wird Metallpapier verwendet. Bei dem letzteren ist auch das Regenerationsvermögen des Kondensators wichtig.
Es ist bekannt, dass im Augenblick des Durchschlages die dünne Metallschicht zufolge der Wärmewirkung des Durchschlages verdampft ; da im Bereiche des Durchschlagkanals der Metallbelag zerstört wird, wird der durchgeschlagene Dielektrikumteil von den übrigen Teilen des Dielektrikums isoliert. Falls die Verdampfungsgeschwindigkeit der Metallschichte höher ist als die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Durchschläge in dem Dielektrikum, wird der Kondensator nach jedem derartigen Durchschlag regeneriert. Um diese günstigen Bedingungen zu erreichen, werden die Metallpapierkondensatoren bekannterweise mit Paraffin, Ceresin, Transformatoröl od. dgl. imprägniert. Die Dielektrizitätskonstante liegt aber nur zwischen 2 und 2, 5 und ist daher für Miniaturkondensatoren ungeeignet.
Die bekannten Stoffe mit hoher Dielektrizitätskonstante-z. B. chloriertes Naphthalin undRizinusöl mit einer Dielektrizitätskonstante von 4,5 bzw. 5, 0 - sind im Falle von Metallpapierkondensatoren als Imprägniermittel ungeeignet, da die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Durchschläge höher als die Verdampfungsgeschwindigkeit des Metallbelages ist und der Durchschlag schon bei einer nur wenig über der Betriebsspannung liegenden Prüfspannung explosionsartig erfolgt und der Kondensator nicht regeneriert wird.
Die bei Papierkondensatoren angewandten chlorierten aromatischen Kohlenwasserstoffe, besonders chloriertes Naphthalin, sind zu solchem Zwecke ungeeignete Verbindungen, da die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Durchschläge höher ist als die Verdampfungsgeschwindigkeit des Metallbelages und der Kondensator nicht regeneriert wird. Dies wird auch durch die Verwendung von Inhibitoren nicht geändert, so dass derartige Papierkondensatoren verhältnismässig rasch zugrunde gehen.
Es wurde nun gefunden, dass für Metallpapierkondensatoren als Imprägniermittel Hydrochinon als Antioxydant enthaltendes Rizinusöl mit bestem Erfolg verwendet werden kann. Hydrochinon verwendet man vorteilhaft in einer Menge von 0, 5 - 3, 0 %. Das auf diese Weise stabilisierte Rizinusöl weist eine Dielektrizitätskonstante von 4 - 4, 5 auf, wobei der Verlustfaktor 50 - 80 X 10-4 ist. Die Vergleichsversuche haben ergeben, dass bei mit Hydrochinon enthaltendem Rizinusöl getränkten Metallpapierkondensatoren die Regenerierfähigkeit und die spezifische Kapazität mindestens um 50 % erhöht wird im Vergleich zu Kondensatoren, welche mit Paraffin oder Ceresin imprägniert wurden.
Falls man zur Erhöhung der Stabilität von Rizinusöl l, 5 % Hydrochinon zusetzt und beim Imprägnieren die Gasbläschen aus dem imprägnier- tenPapierdielektrikum durch Vakuum entfernt, kann die spezifische Kapazität um 100-150% erhöht werden. Hiedurch können Miniaturkondensatoren aus Metallpapier hergestellt werden. Das Vakuumimprägnieren kann man in den gebräuchlichen Vakuumgefässen vornehmen. Es genügt, dass man die Bläschenbildung während des Vakuumimprägnierens beobachtet. Beim Aufhören der Bläschenbildung ist auch das Imprägnie- ren vollendet. Dieses Verfahren ist leicht durchführbar und kann bei einer Automatisierung verwendet werden.
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Electric capacitor with impregnated
Paper dielectric With paper and metal paper capacitors, impregnating agents are used, which protect the electrical capacitors against moisture and increase the effective capacitance values. For the impregnation, materials with a high dielectric constant are selected, which increase the dielectric strength of the capacitor without adversely affecting the dielectric losses and the leakage losses. Metal paper is used particularly in the manufacture of miniature capacitors. In the latter case, the regenerative capacity of the condenser is also important.
It is known that at the moment of the breakdown the thin metal layer evaporates due to the thermal effect of the breakdown; since the metal coating is destroyed in the area of the breakdown channel, the penetrated dielectric part is isolated from the other parts of the dielectric. If the rate of evaporation of the metal layer is higher than the rate of propagation of the breakdowns in the dielectric, the capacitor is regenerated after each such breakdown. In order to achieve these favorable conditions, the metal paper capacitors are known to be impregnated with paraffin, ceresin, transformer oil or the like. However, the dielectric constant is only between 2 and 2.5 and is therefore unsuitable for miniature capacitors.
The known substances with a high dielectric constant-z. B. chlorinated naphthalene and castor oil with a dielectric constant of 4.5 and 5.0, respectively - are unsuitable as impregnating agents in the case of metal paper capacitors, since the propagation speed of the breakdowns is higher than the evaporation rate of the metal coating and the breakdown occurs at just a little above the operating voltage lying test voltage occurs explosively and the capacitor is not regenerated.
The chlorinated aromatic hydrocarbons used in paper capacitors, especially chlorinated naphthalene, are unsuitable compounds for such purposes, since the speed of propagation of the breakdowns is higher than the rate of evaporation of the metal coating and the capacitor is not regenerated. This is not changed even by the use of inhibitors, so that such paper capacitors perish relatively quickly.
It has now been found that for metal paper capacitors, hydroquinone as an antioxidant-containing castor oil can be used with the greatest success as an impregnating agent. Hydroquinone is advantageously used in an amount of 0.5-3.0%. The castor oil stabilized in this way has a dielectric constant of 4-4.5, with the loss factor being 50-80 X 10-4. The comparative tests have shown that in the case of metal paper capacitors impregnated with castor oil containing hydroquinone, the regenerative capacity and the specific capacitance are increased by at least 50% compared to capacitors impregnated with paraffin or ceresin.
If 1.5% hydroquinone is added to increase the stability of castor oil and the gas bubbles are removed from the impregnated paper dielectric during impregnation, the specific capacity can be increased by 100-150%. This enables miniature capacitors to be made from metal paper. The vacuum impregnation can be done in the usual vacuum vessels. It is sufficient to observe the formation of bubbles during the vacuum impregnation. When the bubble formation stops, the impregnation is also complete. This method is easy to perform and can be used in automation.