Elektrischer Kondensator. Bei vielen Verwendungsgebieten von elektrischen Kondensatoren, insbesondere in der Entstörungstechnik, werden Kondensato ren mit geringer Eigeninduktivität benötigt.
Um diesr Forderung nachzukommen, hat man durch besondere Wickelausgestaltung, z. B. mit überstehender Folie oder als Falt kondensator oder durch die Einlage der Elek- trodenstreifen an bestimmten Stellen ver sucht, die Eigeninduktivität der Kondensa toren zu verringern. Auch hat man die vom Wickel zu den Anschlüssen notwendigen Verbindungsleitungen bifilar oder als kon zentrische Leitungen ausgeführt.
Alle diese Massnahmen reichen jedoch nicht aus, wenn es sich darum handelt, höchste Ausnutzung der wahren Kapazität zu gewährleisten, bezw. sehr hohe Frequenzen kurzzuschliessen, da die an sich zwar geringen, aber immer noch vor handenen Restinduktivitäten in den Zu leitungen und den Belägen einen hohen Scheinwiderstand herbeiführen.
Die vorliegende Erfindung gibt deshalb einen Weg an, der Kondensatoren herzustel len gestattet, deren Selbstinduktivität selbst bei allerhöchsten Frequenzen praktisch ver- nachlässigbar klein ist.
Es wird hierbei von der Erkenntnis ausgegangen, dass keine noch so gute Konstruktion von induktivitätsarmen Zuleitungen so kleine Werte erbringen kann, als wenn man eine Zuleitung überhaupt ver meidet und daneben auch längere Stromwege auf den Belegungen unterbindet.
Aus diesem Grunde wird gemäss der Er findung vomgeschlagen, für den Betrieb mit Spannungen höherer Frequenzkondensato- ren zu verwenden, bei welchen mindestens einer Belegung mehr als eine Anschlussvor- richtung zugeordnet ist, wobei diese An schlussvorrichtungen miteinander durch einen Leiter elektrisch verbunden sind, welcher seinerseits mit mehreren längs der Belegung verteilten Punkten verbunden ist.
Diese Verbindung kann man mit dem gesamten Belagrand vornehmen. Der den Strom füh rende Leiter einer Anlage wird bei der An schaItung eines solchen Kondensators unter brochen und über zwei zu einem Belag ge hörende Anschlussvorrichtungen wieder ver bunden.
Hierdurch wird eine Stromzufüh- rungsleitung zum Belag völlig vermieden und der Verzweigungspunkt, an welchem die Störfrequenz von der den Strom führenden Leitung abgezweigt wird, gleichsam auf dem Belag des Kondensators angeordnet. Dadurch, da.ss auch längere Stromwege auf den Be legungen durch deren mehrmalige Verbindung mit dem den Strom führenden Leiter ver mieden Sind, wird die \Vickelinduktivität äusserst klein gestaltet.
Für die praktische Durchführung dieser Lösung ergehen sich mannigfaltige Möglich keiten, von denen mehrere in der beiliegenden Zeichnung als Ausführungsbeispiele der Er findung veranschaulicht sind.
Bei allen gezeichneten Ausführungs- formen sind die Anschlussvorrichtungen nicht dargestellt.
Der Kondensator kann in bekannter Weise als Hohlwickelkondensa.tor ausgebildet werden, durch dessen Winckela.chse die den Strom führende und zu entstörende Leitung geführt wird. Die Hauptanwendung solcher Kondensatoren, dies sei gleich vorweggenom- men, liegt in der Verwendung als Durchfüh rungskondensator, wobei der eine Pol mit der zu entstörenden Leitung und der andere, der vorzugsweise mit dem Gehäuse in Verbin dung steht, mit einem geerdeten Apparateteil, beispielsweise einer Metallwand, in Verbin dung steht.
Ein Prinzipsehalthild dieser An wendung ist in Fig. 1 dargestellt.
20 sei z. B. der Störgenerator und 21 ein von Störungen frei zu haltendes Gerät. Die Leitung 22, die als Stromleiter zwischen dem Generator 20 und dem Gerät 21 dient, ist. über den Durchführungskondensator 23 durch die Metallwand 24 geführt. Der Durchführungs kondensator 23, der die Aufgab-- hat, die Lei tung 22 von Störfrequenzen zu. reinigen, ist mit einem Pol mit der Leitung 22, die durch die Mitte des Kondensators geführt ist, ver- bunden, während der andere Pol mit dem Ge häuse 25 und damit mit der geerdeten Metall wand 24 in Verbindung steht.
Die Wirkung des Kondensators 23 ist nur dann eine opti male, wenn zwischen Kapazität und Leitung 22 keine Induktivität vorhanden ist. Aus diesem Grunde sind im Sinne der Erfindung mehrere Punkte des Belages unmittelbar mit der den Strom führenden Leitung unter Ver meidung jeglicher Zuleitung verbunden.
Die praktische Durchführung eines sol chen Kondensators ist in Fig. 2 wieder gegeben. 26 ist der zu entstörende Leiter, 27 ein Hohlwickel mit stirnseitig vorstehen den Belägen. Die Windungen des einen Be lages 28 sind unter sich und gleichzeitig mit dem Leiter 26 verlötet, der die gleichpoligen, nicht gezeichneten @Anschlussvorrichtungen miteinander verbindet.
Durch die Verlötung der stirnseitig hervorstehenden Ränder des Belages 28 unter sich und mit dem Leiter 26 steht dieser mit mehreren längs der Belegung verteilten Punkten, nämlich mit dem gesam ten Belagrand. in Verbindung. Der Gegen belag 29 steht unmittelbar mit dem Gehäuse 30 in Verbindung, -elches in der Zeichnung nur der Übersichtlichkeit halber mit grösserem Abstand vom Wickel 27 gezeichnet ist.
Der Stromverlauf in diesem lh.rchfiihrungs- kondensator ist in Fig. 3 schematisch dar gestellt, in welcher gleiche Teile mit der glei chen Zahl der Fig. 2 unter Anfügung eines Index a hezeiclinet sind.
Es sei angenommen. dass die Störspan nung die Leitung 26 bezw. 26n von unten her in Pfeilrichtung durchfliesst. An der Stelle 28, 28a liegt der Verz-,veigungspunkt, an welchem die Störfrequenz über die Kapazität 27, 27a zum Gehäuse 30, 30n an der Stelle <I>29, 29a</I> abfliesst.
Als Vert(-iltin-si)unkt 28a. ist in Fig. 2 die verlötete Fläche 28 zii denken, wobei durch die erzwungene Par allelschaltung sämtlicher Stromwege vom Leiter 26 zu den einzelnen Punkten des Be- legungsrandes die Induktivität der verlöteten Fläche 28 praktisch bedeutungslos wird, so dass man von einer unmittelbaren Verbindung zwischen dem Stromleiter 26 und den Be- legungspunkten reden kann,
wodurch eine schädliche Induktivität in dem Kurzschluss weg zur Erde vermieden ist. Das Gehäuse 30, 30a ist zu erden.
Da nun bekanntlich die Induktivität eines Leiters mit seiner Länge zu- und mit seinem Durchmesser abnimmt, erscheint es im Zuge der vorliegenden Erfindung vorteilhaft, den Kondensator möglichst kurz, dafür aber mit möglichst grossem Durchmesser herzustellen, wie es z. B. die Fig. 4 zeigt. Die Breite des Wickels muss möglichst klein gegenüber dem Wirk@lr@nrc;hmesser sein, das heisst theoretisch
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0. Diesem Verlangen sind nun durch die Praxis Grenzen gezogen.
Aber darüber hinaus treten auch noch andere Er scheinungen auf, die dem eben genannten Verhältnis
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eine Grenze setzen. Wird nämlich der Durchmesser zu gross, dann entsteht eine sogenannte Querinduktivrität, die sich durch die langen Stromwege vom Leiter 31 bis zu den letzten Windungen des Wickels, z. B. an der Stelle 32, ergibt. Man kann z. B. :auch den Wickeldurchmesser gleich der Wickelbreite machen.
Zweck mässigerweise wird jedoch für jeden vor kommenden Fall der optimale Wert des Scheinwiderstandes des Kondensatars nach der Formel
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bestimmt. Bei der Entwicklung der vorliegenden Kondensatoren wurde nun entsprechend den vorstehenden Ausführungen weiterhin ge funden, dass es zweckmässig ist, den Innen durchmesser des Kondensators möglichst gross zu gestalten, damit die Wickelstärke (Aussen halbmesser abzüglich Innenhalbmesser) be sonders vorteilhafte Abmessungen erhält.
In diesem Falle wird der durch die Wickelachse gefühlte, den Strom führende Leiter den Innenraum nicht völlig ausfüllen und sich nicht, wie bei der Fig. 2, z. B. als Wickel- domn verwenden lassen, so dass zunächst wie- derum Zuleitungen zu dem Belag erforderlich erscheinen. Um dies zu vermeiden, wird der den Strom führende Leiter vorteilhafterweise innerhalb des Kondensators aufgeweitet, z. B.
als ein Rohr ausgebildet, das gleichzeitig wiederum als Wickeldorn benutzt werden kann. Eine solche Ausführung ist in der Fig. 5 gezeigt. Der den Strom führende Lei ter 33 tritt in das Kondensatorgehäuse 34 ein und ist durch .den Wickel 35 als Rohr 36 hindurchgeführt. Der zu entstörende Strom verteilt sich an der Verbindungsstelle zwi schen Leiter 33 und Rohr 36 und fliesst über das Rohr 36 in der mit Pfeilen angedeuteten Art.
Das Rohr 36 steht dann als Teil des den Strom führenden Leiters direkt mit mehreren Punkten des Belages 37 gemäss den Ausfüh rungen bei der Fig. 2 in Verbindung, so dass wiederum der Verzweigungsgunkt 38 für die Störspannung und Nutzspannung unmittelbar an der Kapazität liegt.
In dem gleichen Sinne sind auch andere Ausführungsmöglichkeiten gegeben, von denen eine weitere in Fig. 6 dargestellt ist. Ein Leiter 39, z. B. ein Kabel aus mehreren Adern, ist aufgespleisst und steht in Form einer Hohlscheibe 41 mit dem einen Belag des Kondensators 40 direkt in Verbindung. An sich ist es auch möglich, über einen Leiter 39 z. B. eine volle Scheibe zu ziehen und zu verlöten, deren Umfang mit dem einen Belag des Kondensators 40 verbunden ist.
Bei ge nügend hohen 'Frequenzen reicht diese An ordnung, da die Hochfrequenz wegen des Skin- Effektes die Scheibe aussen umfliesst, aus.
Eine spezielle Ausführung eines Konden- sators mit durch das Innere geführter, den Ström führenden Leitung besteht z. B. darin, dass die scheibenförmige Aufweitung der den Strom führenden Leitung zunächst an dem Belag des Kondensators angebracht wird und die Öffnung für das durchzuführende Kabel erst entsprechend den vorhandenen Kabel- abmessungen hergestellt und dann erst mit dem Kabel verbunden wird.
Es lassen sich für derartige Ausführungen, die die Lager haltung bedeutend vereinfachen, noch weitere Vorschläge machen. Zum Beispiel ist. es mög lich, die Scheibe. also die Aufweihing der den Strom führenden Leitung. z. B. in der Art einer Irishlende oder dergleichen her zustellen. die auf den Querschnitt der zu entstörenden Leitung eingestellt und dann mit dieser verbunden werden kann.
Es sei noch erwähnt, dass ein Durchfüh rungskondensator der beschriebenen Art. nicht nur einen einzigen Wickel zu enthalten braucht. vielmehr können mehrere Wickel in paralleler Anordnung vorgesehen sein, was beispielsweise in Fig. 7 gezeigt ist. Der zu entstörende Leiter 42 durchdringt die -\Viekel 43, 44, 45, von denen je ein Belag mit dem Leiter 4? entsprechend dem Beispiel der Fig. \? direkt verbunden ist, während die Gegen beläge in das Gehäuse 46 geführt sind.
Diese Anordnung hat noch den Vorteil. dass die Restinduktivität der eigentlichen Wickel pakete durch die Parallelsclialt"ing noch kleinere Werte annimmt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 ist, -in Stelle der bisher zu Grunde gelegten Wickelkondensatoren ein Kondensator mit einem rohrförmigen, formstarren Dielektri- kum vorgesehen. Vorzugsweise besteht dieses Dielektrikum aus einer keramischen Sonder masse mit einer hohen Dielektrizitäts- konsta.nte, um auch hei tragbarer Länge des Röhrchens genügende Kapazität. zu erzielen.
Das Dielektrikum ist mit 47 bezeichnet, auf dessen Aussen- und Innenflächen Belegurigen 48 und 49 nach irgendeinem der bekannten Verfahren aufgebracht sind. Der Innenbelag steht mit mehreren Punkten, nämlich mit der Gesamten Fläche mit dem durch das Innere geführten. die Anschlussvorriehtungen ver bindenden Leiter 50 in unmittelbarer Ver bindung.
Die vorstehend behandelten induktivitäts- freien Kondensatoren sind aber keineswegs nur al_s Durchführungskondensatoren hr"iueh- bar, -vielmehr können sie auch sonst mit einer zu entstörenden Leitung in Verbindung ge bracht werden. Hierfür gibt es wiederum be sonders zll#-eclkmässige Vorschläge. von denen einige in den weiteren Figuren der Zeichnung dargestellt sind.
In den Fig. 9 und 10 ist ein solches Beispiel dargestellt. 51 ist ein Hohlwickelkondensator der bereits beschrie benen Art. Der den Strom führende Leiter 52 ist nun nicht durch das Innere des Konden- sators 51 geführt. sondern längs einer Stirn fläche und steht dort mit mehreren Punkten des Belages in unmittelbarer Verbindung. Fig. 10 zeigt die Draufsicht.
Der Leiter 52 kann dabei auch unterbrochen nein, wobei die stirnseitige Verlöhing des Belages als Zwi schenleiter wirksam ist (Fug. 11). Selbst- verständlich kann der Kondensator 51 durch Druck auf zwei gegenüberliegende Stellen der zylindrischen Mantelfläche auch flach gedrückt werden, während der Leiter 52 -,vie in den Fig. 9 bis 11 über eine Stirnseite mit mehreren Punkten des Belages. in unmittel barer Berührung stehend hinweggeführt ist.
Ebenso wie Rund- oder Flachwickel lassen sich auch Faltwickel verwenden. Wer den diese mit stirnseitig hervorragenden Be- legungsfolien hergestellt, so kann die An bringung des den Strom führenden Leiters in genau der gleichen Weise erfolgen. wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungs formen der Rund- oder Flachwickel.
Stehen die Belegaingsfolien nicht aus den Stirnseiten des Faltpaketes heraus, so liegen doch ihre Knickkanten an nvei gegenüberliegenden Mantelflächen frei, die durch Verlöten mit einander kurzgeschlossen und ausserdem mit dem die Anschlussklemmen verbindenden Leiter verbunden werden. Eine solche Au@- führung gibt die Fig. 12 wieder, woraus gleichzeitig ersichtlich ist, dass auch mehrere solcher Wickel 54, 55 konzentrisch um den Leiter 53 angeordnet Fein können. z.
B. sym- metrisch. Auch in diesem Falle kann ein Belag vorgesehen sein. der einen Teil des stromführenden Leiters bildet.
Im Rahmen der Erfindung liegt es auch weiterhin, zwischen zwei zu entstörenden Leitungen 56_ 57 (siehe Fig. 13) einen Kon densator gemäss der Erfindung so anzuordnen, da.ss die Leiter unmittelbar mit den Belägen in Verbindung Stehen. Zwischen den beiden Leitern 56.
57 ist in der genannten Figur ein Wickelkondensator 58 angeordnet, dessen stirnseitig vorstehende Beläge je mit einer Leitung unmittelbare Verbindung besitzen.
Wenn es erforderlich ist, können mehrere derartige Kondensatoren parallel angeschaltet werden, beispielsweise dann, wenn die Ka pazität eines Kondensator nicht ausreicht. In der Fig. 13 ist deswegen noch ein dem Kon densator 58 entsprechender Kondensator 59 zwischen den Leitungen 56, 57 angeordnet.