Elektrischer Wickelkondensator. Es ,sind Kondensatoren bekannt geworden, die bei einem Durchschlag -durch Wegbrennen ,des sehr dünnen Metallbelages um ,die Durch schlagsstelle im Dielektrikum herum den Kurzschluss:strom selbsttätig unterbrechen und nach dem Unterbrechen des. gurzschlussstro- mes wieder gebrauchsfähig sind.
Solche Kon densatoren, die im allgemeinen eine im Va kuum aufgebrachte Metallschicht von weni gen Zehntel ,u Dicke oder geringer haben, brennen nun unter Umständen dann, nicht mehr in :
der gewünschten Weise aus, wenn das Verhältnis der für einen Durchschlag zur Verfügung stehenden Energie zu der für das saubere Ausbrennen benötigten ungünstig wird. Bekanntlich steigt .die in einem Kan- densatar aufgespeicherte Energie im Quadrat mit der angelegten Spannung.
Das bedeutet, dass, bei einem Kondensator bestimmter Kapa zität, wenn man ihn an eine höhere Spannung lcgt, sehr viel mehr Energie aufgespeichert ist, als, wenn man ihn an eine niedriigere Span- nung legt. Dagegen ändert sich die für das saubere Ausbrennen des Kandensatorbelages erforderliche Energie bei weitem nicht im gleichen Mass.
Man kann sie zwar bis zu einem gewissen Grad :durch die Stärke des Metall belages, durch :die Wahl der Tränkmittel, der Dielektrika und des Metalles des Belages be einflussen. Diese Beeinflussung hält :sich aber in verhältnismässig en@gen Grenzen.
Das bedeutet, dass man für Kondensatoren, die an Sehr hohe Spannungen angelegt wer den und eb@enso@ für Kondensatoren, die an sehr niedrige Spannungen angelegt werden, besondere Masst@ahimen wird ergreifen, müs sen, um auch bei ihnen: einsauberes Ausbren nen:
unter allen Umständen sicherzustellen. Besonders. geeignet ist für Kondensatoren, in denen eine grosse Energiemenge aufgespei- chert ist (das sind Kondensatoren für hoh e Spannungen oder Kondensatoren sehr grosser Kapazität auch schon für mittlere Spannun gen), die,
Unterteilung wenigstens eines ihrer Beläge in: eine beliebig grosse Anzahl Teil felder, die über schmale Stege mit einem allen Metallfeldern ,gemeinsamen Stromführungs- rand verbunden sind. Solche Kondensatoren sind .ebenfalls schon bekanntgeworden.
Tritt in einem der Teilfelder eines Belages solcher Kondensatoren ein Durchschlag auf, -so wir ken die ,schmalen Stege, über die der Durch schlagsstrom aus den übrigen Teilfeldern her aus und in das betroffene Teilfeld hinein fliessen muss, begrenzend und drosselnd auf den. Durchschlagsstrom ein.
Insbesondere wird seine .Stirn verflacht und bei geeigneter Bemessung der Stege auch der absolute Wert des Durchschlagsstromes herabgesetzt.
Auf fliese Weise kommt gar nicht die .gesamte im Kondensator aufgespeicherte Energie an der Durehschlagsstelle zum Einsatz. Vielmehr ist der Lichtbogen bereits vorher und nach Um setzung nur eines Bruchteils ,der im ganzen Kondensator vorhandenen Energie erloschen.
Da nur ein gewisser Teil der im Kondensator vorhandenen Energie zur Durchschlagsstelle hinkommt und dort :sich auswirkt, nennt man .solche Kandensatoren "entkoppelte Konden satoren".
FIT niedere Spannungen scheidet diese Möglichkeit jedoch aus, :da, es hier vorkom men kann, dass bereits die gesamte im Kon- densator vorhandene Energie nicht mehr zur Beseitigung sämtlicher Metallspuren in der Nähe des Durchschlagloches ausreicht. Es können dann kleine Restleitfähigkeiten um die Durchschlagsstelle herum zurückbleiben, die genügen,
um einen dauernden., wenn auch geringen Verluststrom durch die durchge schlagene Stelle im Diel.ektrikum aufrecht zuerhalten. Dieser Verluststrom ist zwar nicht mehr in der Lage, die notwendige Hitze zur Besei bgung der schädlichen Restleitfähig- keiten zu erzeugen, erwärmt aber anderseits den:
Kondensator in unzulässiger Weise, ja er kann sogar zur Verkohlung des Dielektri- kums führen und vergrössert vor allen Dingen 45 auch den Verlustwinkel -des Kondenisators in unerwünschter Weise selbst dann, wenn !der Kondensatom nach dem schlecht ausgeheilten Durchschlag zunächst noch in Betrieb bleiben kann.
Erfindungsgemäss werden diese Schwierig keiten dadurch beseitigt, da.ss man bei einem elektrischen Wickelkondensator, von dessen Belegungen wenigstens<I>eine</I> in Teilfelder un terteilt ist, jedes dieser Teilfelder mit den ihm benachbarten Teilfeldern durch bei einem Durchschlag wegsehmelzende Stege verbin det.
Durch geeignete Bemessung der Grösse der Teilfelder, ebenso wie der Breite und Länge der .die Teilfelder verbindenden Stege kann man erreichen"dass die ganze. Umgebung einer durchgeschlagenen Stelle im Dielektri- kum vom übrigen Belag elektrisch abgetrennt und damit völlig isoliert wird. Die Stege kön nen ausserordentlich diinn :
gemacht -erden, wenn man sie flach einem bereits früher vor geschlagenen Verfahren herstellt, das darin besteht, dass alle die Stellen, die bei der Me- ta.llisierung im Vakuum von Metall frei blei ben (sollen, mit einem dünnen Haucheines die Metallisierung nicht annehmenden Stoffes (insbesondere eines Ols oder dergleichen) be deckt werden.<B>E</B>s ist mit diesem Verfahren möglich, :
die metallfreien Trennlinien zwi schen den einzelnen Teilfeldern in ausser ordentlicher Schärfe herzustellen, und es be- lingt dabei, die diese Trennlinie durchsetzen- den Metallstege bis zu einer Dicke von etwa 0,1 mm herunter mit Sicherheit herzustellen. Zum Abtrennen von mit einigen Stegen von 0,1 mm Dicke mit den Nachbarfeldern ver bundenen Teilfeldern sind nur ausserordent lich geringe Energien erforderlich,
die selbst ein Niederspannungskondensator ohne weite res aufbringen kann. Die zum Abschmelzen ,der Stege notwendige Energie kann noch da durch herabgetsetzt werden., dass der Metall belag aus Legierungen hergestellt wird, deren Schmelzpunkt unter 300 C liegt.
Für höhere Spannungen kann man die Stege entsprechend stärker dimensionieren, so dass sie erst bei Durchschlägen mit grösserer Energie abschmelzen. Eis ist auch gleichgül tig, ob die Belegungen,so dünn sind, dass sie bei einem Durchschlag um die Durchschlags stelle wegbrennen oder ob es sich um nicht wegbrennende Belebovn@aen handelt.
In beiden Fällen wird durch dais, Abschmelzender Stege die leitfähige Stehle im Dielektrikum elek trisch vom Metallbelag getrennt. Im Gegen satz zu den bereits bekannten gondenoatüren mit unterteiltem, nicht wegbrennendem Di- elektrikum, bei denen alle Teilfelder über einen Steg mit der ihnen gemeinsamen Strom zuführung verbunden sind, werden:
dabei bei der erfindungsgemässen Ausführung aber nur sehr kleine Teilfelder abgetrennt, wie sie bei der bekannten Ausführung nicht herstellbaa sind. Wenn es sich um nicht wegbrennende Belegungen handelt, russ man lediglieh bei der Bemessung der Stegbreite berüeckisichtigen, dass diese Belegungen:
wesentlichdicker ,sind, als die eselbstausheilenden. Man russ ,die Stege also schmaler machen, wenn, sie bei nicht all zugrossen Strömen bereits abschmelzen ,sollen.
In :der Zeichnung sind einige beispiels weise Ausführungsformen des Gegenstandes der Erfindung .dargestellt. Die Abbildungen zeigen alle die Draufsicht: auf ein metalli siertes Papier, wobei die Metallflächen weiss und :die metallfrei gelassenenFl:ächen schwarz .dargestellt sind.
Zn Abb. 1 und 2 sind rechtwinklige Teil felder dargestellt, wobei in Abb. 1 die die Rechtecke verbindenden Stege in der Mitte der Seiten der Rechtecke, in Abb. 2: in den Ecken der Rechtecke angeordnet sind.
In Abb. 3 sind Dreieckfelder und in Abb. 4 Rautenfelder dargestellt.
In den Abb. 1 bis 3 sind die Stege mit s bezeichnet.
Erfolgt beispielsweise bei der Ausfüh rungsform nach Abb. 4 in dem Feld a ein Durchschlag, so schmelzen infolge .des zu diesem Feld hinfliessenden Durch6chlagatro- mes die Stege b, <I>c,</I> d und e ab, so dass das gesamte Feld a, d.
h. ein h nmeicbend grosses Stück des Belages um die eigentliche Durch- schdagsöffnrung herum vom übrigen Belag ab getrennt ist.
Diese Rautendelder sind des wegen besonderes güenstig, weil sie einfachere Vorrichtungen zum Aufbringen des. Öls bez#w. des den Metallniederschlag hinderden Stoffes zu benützen, erlauben als. die andern.
In elek- trisscher Hinsicht ist :dagegen idie Bemuste- rung mit Dreieckfeldern etwas .günstiger, weil .hier nur drei Stege wegschmelzen müs sen, um ein: Feld völlig abzuschalten, wäh- rend es bei allen andern; Musterur mindestens vier sind.
Electrical wound capacitor. Capacitors have become known which, in the event of a breakdown by burning away the very thin metal coating around the breakdown point in the dielectric, automatically interrupt the short circuit and are usable again after the short circuit current is interrupted.
Such capacitors, which generally have a metal layer applied in a vacuum and a few tenths thick or less, may no longer burn in:
in the desired manner when the ratio of the energy available for a breakdown to that required for clean burnout becomes unfavorable. As is well known, the energy stored in a capacitor increases as the square of the voltage applied.
This means that with a capacitor of a certain capacity, when it is connected to a higher voltage, much more energy is stored than when it is connected to a lower voltage. In contrast, the energy required for the clean burn-out of the Candensatorbelags changes by far not to the same extent.
It can be influenced to a certain extent: through the thickness of the metal coating, through: the choice of the impregnating agent, the dielectrics and the metal of the coating. This influence is kept: but within relatively narrow limits.
This means that for capacitors that are applied to very high voltages and eb @ enso @ for capacitors that are applied to very low voltages, special measures have to be taken to ensure that they too: clean burnout :
ensure under all circumstances. Especially. is suitable for capacitors in which a large amount of energy is stored (these are capacitors for high voltages or capacitors with very large capacities even for medium voltages),
Subdivision of at least one of their coverings into: an arbitrarily large number of partial fields, which are connected via narrow webs to a current-carrying edge common to all metal fields. Such capacitors have also become known.
If a breakdown occurs in one of the subfields of a layer of such capacitors, the narrow webs through which the breakdown current must flow out of the other subfields and into the affected subfield, limit and throttle the. Breakdown current.
In particular, his face is flattened and, given a suitable dimensioning of the webs, the absolute value of the breakdown current is also reduced.
In this way, not all of the energy stored in the capacitor is used at the breakdown point. Rather, the arc is already extinguished before and after implementation of only a fraction of the energy present in the entire capacitor.
Since only a certain part of the energy present in the capacitor comes to the point of breakdown and has an effect there, one calls such capacitors "decoupled capacitors".
FIT low voltages excludes this possibility, however, because it can happen here that the entire energy present in the capacitor is no longer sufficient to remove all traces of metal in the vicinity of the breakthrough hole. Small residual conductivities can then remain around the breakdown point, which are sufficient
in order to maintain a permanent, albeit small, leakage current through the punctured point in the dielectric. This leakage current is no longer able to generate the necessary heat to remove the harmful residual conductivity, but on the other hand it heats the:
Capacitor in an impermissible way, it can even lead to carbonization of the dielectric and above all increases the loss angle of the capacitor in an undesirable way, even if the capacitor atom can initially remain in operation after the badly healed breakdown.
According to the invention, these difficulties are eliminated in that, in the case of an electrical wound capacitor, of which at least one of the assignments is subdivided into subfields, each of these subfields is connected to the subfields adjacent to it by webs that melt away in the event of a breakdown det.
By suitably dimensioning the size of the subfields, as well as the width and length of the webs connecting the subfields, it is possible to achieve "that the whole area around a punctured point in the dielectric is electrically separated from the rest of the covering and thus completely isolated. The webs can nen extremely thin:
if they are made flat using a previously proposed method, which consists in removing all of the areas that are to remain free of metal during metalization in a vacuum, with a thin touch of the metalization accepting substance (in particular an oil or the like) can be covered. <B> E </B> s is possible with this process:
to produce the metal-free dividing lines between the individual subfields with extraordinary sharpness, and it is possible to reliably manufacture the metal webs that penetrate this dividing line down to a thickness of about 0.1 mm. Only extremely low energies are required to separate sub-fields connected to the neighboring fields with a few bars 0.1 mm thick.
which even a low-voltage capacitor can easily apply. The energy required to melt the webs can be reduced by the fact that the metal coating is made of alloys with a melting point below 300 ° C.
For higher voltages, the webs can be dimensioned correspondingly larger, so that they only melt when there is a breakdown with greater energy. Ice is also irrelevant whether the toppings are so thin that they burn away in the event of a breakdown around the breakdown point or whether it is Belebovn @ aes that do not burn away.
In both cases, the conductive bars in the dielectric are separated electrically from the metal coating by the melting-off bars. In contrast to the already known gondenoatures with subdivided, non-burning dielectric, in which all subfields are connected to their common power supply via a bridge:
In the embodiment according to the invention, however, only very small partial fields are separated, as they cannot be produced in the known embodiment. If it is a question of coverings that do not burn away, you only need to take into account when dimensioning the web width that these coverings:
are much thicker than the self-healing ones. Russ, make the webs narrower if they should already melt when the currents are not too big.
Some exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing. The illustrations all show the top view: on a metallized paper, the metal surfaces being shown in white and: the surfaces left free of metal being shown in black.
Zn Fig. 1 and 2 rectangular subfields are shown, in Fig. 1 the webs connecting the rectangles in the middle of the sides of the rectangles, in Fig. 2: in the corners of the rectangles.
In Fig. 3 triangular fields and in Fig. 4 diamond fields are shown.
In Figs. 1 to 3, the webs are denoted by s.
If, for example, a breakdown occurs in field a in the embodiment according to Fig. 4, the webs b, <I> c, </I> d and e melt as a result of the breakdown air flowing towards this field, so that the entire field a, d.
H. a neatly large piece of the covering around the actual penetration opening is separated from the rest of the covering.
These lozenges are particularly cheap because they have simpler devices for applying the. Oil or. of the material hindering the metal precipitation allow as. the others.
From an electrical point of view, on the other hand, sampling with triangular fields is somewhat cheaper, because here only three bars have to melt away to: completely switch off one field, while all the others; There are only at least four.