CH245815A - Capacitor with low dielectric losses and a small temperature drift of the capacitance. - Google Patents

Capacitor with low dielectric losses and a small temperature drift of the capacitance.

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CH245815A
CH245815A CH245815DA CH245815A CH 245815 A CH245815 A CH 245815A CH 245815D A CH245815D A CH 245815DA CH 245815 A CH245815 A CH 245815A
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capacitor
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Fides Gesellschaft Beschraenk
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    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/258Temperature compensation means

Description

  

  Kondensator mit geringen     dielektrischen    Verlusten und kleinem Temperaturgang  der Kapazität.    Für viele Zwecke der Elektrotechnik wer  den Kondensatoren geringer     dielektrischer     Verluste und geringen Temperaturganges der  Kapazität benötigt, die weiterhin eine grosse  Konstanz ihrer elektrischen Werte besitzen  sollen. Diese Forderungen werden in hervor  ragendem Masse von Kondensatoren erfüllt,  deren     Dielektrikum    aus Glimmer besteht.  Nun gehört Glimmer jedoch zu den Stoffen,  die in möglichst geringem Umfange Verwen  dung finden sollen, so dass man seit langer  Zeit auf andere     gondensatorenausführungen     zurückgreifen musste.  



  Unter anderem kommen Kondensatoren  in Betracht, deren     Dielektrikum    aus Poly  styrol besteht, weil diese ebenfalls sehr  geringe     dielektrische    Verluste besitzen.  Ein Nachteil dieser     Kondensatoren    ist  ihre Temperaturabhängigkeit, die ungefähr  -150 .     I."/     C beträgt. Man hat, um diesen  Fehler zu kompensieren, nach andersartigen         Kondensatoren    gesucht, die     mit    Polystyrol  kondensatoren zusammengeschaltet werden  können. Eine geringeren Ansprüchen genü  gende Ausführung besteht aus einer Kombi  nation von     Polystyrol-    und Glaskondensa  toren.

   Diese Kombination erfordert jedoch  einen häufig nicht tragbaren Raumbedarf, da  die Volumenkapazität eines Glaskondensators  verhältnismässig gering ist.  



  Unter anderem sind in jüngster Zeit Kon  densatoren     bekannt    geworden, deren     Dielek-          trikum    aus einem auf einer Belegung aufge  wachsenen Umsetzungsprodukt derselben be  steht. Am     bekanntesten    sind Aluminium  oxydkondensatoren, bei denen die in Alumi  niumoxyd umgewandelte Oberfläche einer  Aluminiumbelegung     als        Dielektrikum    dient.

    Zur Klarstellung sei hier bemerkt, dass unter  diesen Aluminiumkondensatoren nicht die  sogenannten     elektrolytischen        Kondensatoren     zu verstehen sind, bei denen die Gegenbete-           gung    aus einer     leitenden    Flüssigkeit besteht,       sondern    vielmehr Kondensatoren, deren Bele  gungen Elektronenleitfähigkeit besitzen.

    Derartige Kondensatoren können,     wenn    das       Dielektrikum    nach bestimmten Regeln er  zeugt wird und der Kondensator frei von  jeder Feuchtigkeitseinwirkung gehalten wird,  ebenfalls sehr geringe     dielektrische    Verluste  aufweisen, was darauf zurückzuführen ist,  dass das     Aluminiumoxyd    in der gewählten  Form ein ausgezeichnetes     Dielektrikum    dar  stellt.  



  Man hatte     nun    daran gedacht, unter Um  ständen derartige Kondensatoren an Stelle  der üblichen     Glimmerkondensatoren    zu ver  wenden. Auch hier stört der verhältnismässig  hohe     Temperaturgang    der Kapazität, der zur  Zeit     -f-        500.10-6l     C beträgt.     Inwieweit    Ver  ringerungen dieser Grösse durch noch sorg  fältigeren     Aufbaudes        Kondensators    möglich  sind, kann noch nicht entschieden werden.  Auf alle Fälle jedoch dürfte der genannte  Temperaturgang für den     beabsichtigten    Ver  wendungszweck zu hoch sein.  



  Nach der Erfindung wird nun vorgeschla  gen, zur     Verwirklichung    von Kondensatoren  mit     geringen        dielektrischen    Verlusten und  geringem     bezw.    fehlendem Temperaturgang  der Kapazität den Kondensator durch Zu  sammenschaltung eines     Kondensatorkörpers     mit     Polystyroldielektrikum    und eines     Kon-          densatorkörpers    mit     Aluminiumoxyddielek-          trikum    aufzubauen, wobei die beiden     Kon-          densatorkörper    derart dimensioniert sind,

   dass  der     positive    Temperaturgang des einen     Kon-          densatorkörpers    durch den negativen Tempe  raturgang des andern Körpers     mindestens     nahezu     kompensiert    wird. Die Grösse der  einzelnen Teilkapazitäten richtet sich je nach  der geforderten Gesamtkapazität und dem  gewünschten kompensierten Temperaturgang.  Ausserdem richtet sich das Verhältnis der  Teilkapazitäten nach dem Verhältnis der  Temperaturfaktoren der beiden Teilkapazi  täten. Beträgt z.

   B., wie oben     besohrisben,    der  Temperaturfaktor des     Polystyrolkondensators          -150.10-6'    und der des Aluminiumoxyd  kondensators     -i-    500     .10-6,    so beträgt zur    völligen     Auskompensierung    der Polystyrol  anteil<B>7770</B> und der     Aluminiumoxydanteil          23%.    Wenn es gelingt, den Temperatur  faktor des     Aluminiumoxydkondensators    zu  verbessern, so erhöht sich sein Anteil und  damit wird der Gesamtraumbedarf wesent  lich verbessert.

   Die erfindungsgemässe Kom  bination hat nun gegenüber     andern    bekann  ten     Kondensatorkombinationen    ausser den die  Aufgabe erfüllenden Eigenschaften insbeson  dere den Vorteil,     da.ss    der Raumbedarf dieser  Kombination sehr gering ist, weil die Volu  menkapazität des     Aluminiumoxydkondensa-          tors    gross ist.

   Weiterhin aber sind auf der  einen Seite     Polystyrolkondensatoren    infolge  der Verwendung eines synthetischen Pro  duktes     in    immer gleichbleibender Güte mit  geringster Wertstreuung     herstellbar,    wäh  rend auf der andern Seite auch der     Alumi-          niumoxydkondensator    die gleichen Eigen  schaften besitzt. Vor     allem,        wennn    z. B. das  Aluminiumoxyd auf elektrolytischem Wege  erzeugt wird, ist Gewähr für immer gleich  bleibende     elektrische    Werte des Endpro  duktes gegeben.

   Da weiterhin beide     dielektri-          schen    Stoffe infolge ihrer künstlichen Her  stellung nahezu keine     Alterungserscheinun-          gen    zeigen, ist die erfindungsgemässe     Kon-          densatorkombination    äusserst     alterungsbe-          ständig.     



  Es empfiehlt sieh, den Teil der     Konden-          satorkombination,    der das     Polystyroldielek-          trib-um    besitzt,     unter    Verwendung gereckter       Polystyrolfolien    herzustellen und während  der Herstellung das     Dielektrikum    mindestens  zum Teil zu     entreaken,    weil dadurch die     di-          elektrischen    Werte und die     Alterungsbestän-          digkeit    noch weitgehend verbessert werden  können.  



  Da die Temperaturbeständigkeit der be  schriebenen     Kondensatorkombination    durch  den organischen Anteil begrenzt wird; und  somit die hohe Temperaturbeständigkeit des  anorganischen Aluminiumoxyds nicht aus  gewertet werden kann, kann man den Alu  miniumoxydkondensator auch mit geeigneten  Stoffen imprägnieren, um dadurch seinen  verhältnismässig hohen positiven Temperatur-      gang zu verringern, was zur Folge hat, dass  der Anteil des     Aluminiumoxydkondensators     innerhalb der     Kondensatorkombination    grö  sser gewählt werden kann.

   Dies hat aber den  Vorteil, dass die     Kondensatorkombination     wiederum     wesentlich    verkleinert     wird,    da die  Volumenkapazität des     Aluminiumoxydkon-          densators    wesentlich grösser als die des     Poly-          styrolkondensators    ist. Als Imprägniermittel  für den     Aluminiumoxydkondensator    können  an sich alle genügend kleine     dielektrische     Verluste aufweisenden     Imprägniermittel    un  ter Umständen auch     anorganischer    Natur ver  wendet werden.

   Es ist jedoch zweckmässig,  um nicht noch einen     dritten        dielektrischen     Stoff in die     Kondensatorkombination    einzu  führen, den     Aluminiumoxydkondensator    mit  Polystyrol zu imprägnieren.  



  Die Polystyrol- und     Aluminiumoxydkon-          densatoren    der     Kombination    können sowohl  hintereinander als auch parallel zusammen  geschaltet werden. Sie können schliesslich  auch einzeln in dicht schliessende Behälter,       wie    auch gemeinsam in einem Behälter unter  gebracht sein.     In    der Zeichnung ist schema  tisch ein Ausführungsbeispiel einer erfin  dungsgemässen     Kondensatorkombination    wie  dergegeben.

   In einem Gehäuse     a    mit der Innen  isoliereinlage b sind zwei     Kondensatorenkör-          per    c und d untergebracht, die parallel an die       Anschlussklemmen    e angeschlossen sind. Der  grössere     Kondensator    c ist der     Polystyrolkon-          densator,    während der Teil d der Aluminium  oxydkondensator ist, der infolge seiner grö  sseren Raumkapazität und des grösseren Tem  peraturkoeffizienten der Kapazität wesent  lich kleinere Abmessungen aufweist.

   Der  Einbau, mindestens des     Aluminiumoxydkon-          densators,    muss so erfolgen, dass mit Sicher  heit jedwede Einwirkung von Feuchtigkeit  auf den Wickelkörper vermieden wird, da    derartige Kondensatoren gegen     Feuchtig-          keitseinfluss    äusserst empfindlich sind und der       Verlustwinkel    unter Umständen um mehrere       Grössenordnungen    verändert werden kann. Es  empfiehlt sich daher, verschmolzene, ver  lötete oder verschweisste Gehäuse oder der  gleichen für den Einbau des Aluminiumoxyd  kondensators oder der     Kondensatorkombina-          tion    zu benutzen.

   Ist der Aluminiumoxyd  kondensator dagegen imprägniert, so kann  auch mit einer     weniger    dichten     Ausführung     ein ausreichender Schutz erzielt werden.



  Capacitor with low dielectric losses and a small temperature drift of the capacitance. For many purposes in electrical engineering who needs the capacitors with low dielectric losses and low temperature response of the capacitance, which should continue to have a high degree of constancy in their electrical values. These requirements are met to an outstanding degree by capacitors whose dielectric consists of mica. Now, however, mica is one of the substances that should be used as little as possible, so that other capacitor designs have been used for a long time.



  Among other things, capacitors whose dielectric consists of poly styrene come into consideration because they also have very low dielectric losses. A disadvantage of these capacitors is their temperature dependence, which is around -150. I. "/ C. In order to compensate for this error, a search was made for capacitors of a different type that can be interconnected with polystyrene capacitors. A lower-quality design consists of a combination of polystyrene and glass capacitors.

   However, this combination often requires an unacceptable amount of space, since the volume capacity of a glass capacitor is relatively low.



  Among other things, capacitors have recently become known, the dielectric of which consists of a conversion product of the same that is grown on an occupancy. The best known are aluminum oxide capacitors, in which the aluminum oxide surface converted into aluminum oxide serves as a dielectric.

    To clarify, it should be noted here that these aluminum capacitors are not to be understood as the so-called electrolytic capacitors, in which the opposing element consists of a conductive liquid, but rather capacitors whose coverings are electronically conductive.

    Such capacitors can, if the dielectric is generated according to certain rules and the capacitor is kept free of any exposure to moisture, also have very low dielectric losses, which is due to the fact that the aluminum oxide in the selected form is an excellent dielectric.



  It had now been thought of using such capacitors instead of the usual mica capacitors. Here, too, the relatively high temperature variation of the capacity, which is -f- 500.10-6l C at the moment, is a problem. The extent to which reductions in this size are possible through more careful construction of the capacitor cannot yet be decided. In any case, however, the said temperature drift is likely to be too high for the intended use.



  According to the invention is now proposed conditions for the implementation of capacitors with low dielectric losses and low BEZW. In the absence of a temperature variation in the capacitance, build the capacitor by interconnecting a capacitor body with a polystyrene dielectric and a capacitor body with an aluminum oxide dielectric, the two capacitor bodies being dimensioned in such a way that

   that the positive temperature curve of one capacitor body is at least almost compensated for by the negative temperature curve of the other body. The size of the individual partial capacities depends on the required total capacity and the desired compensated temperature curve. In addition, the ratio of the partial capacities is based on the ratio of the temperature factors of the two partial capacities. Is z.

   B., as described above, the temperature factor of the polystyrene capacitor -150.10-6 'and that of the aluminum oxide capacitor -i- 500.10-6, so to fully compensate for the polystyrene portion is 7770 and the aluminum oxide portion 23 %. If it is possible to improve the temperature factor of the aluminum oxide capacitor, its share increases and thus the overall space requirement is significantly improved.

   The combination according to the invention now has the advantage over other known capacitor combinations, in addition to the properties that fulfill the task, in particular that the space requirement of this combination is very small because the volume capacity of the aluminum oxide capacitor is large.

   Furthermore, on the one hand, polystyrene capacitors can be produced in consistently high quality with the lowest possible scatter due to the use of a synthetic product, while on the other hand the aluminum oxide capacitor also has the same properties. Especially when z. B. the aluminum oxide is produced electrolytically, there is a guarantee for constant electrical values of the end product.

   Since, as a result of their artificial manufacture, both dielectric materials show almost no signs of aging, the capacitor combination according to the invention is extremely resistant to aging.



  It is recommended that the part of the capacitor combination that has the polystyrene dielectric be manufactured using stretched polystyrene films and that the dielectric be at least partially de-reacted during manufacture, because this will still reduce the dielectric values and resistance to aging can be largely improved.



  Since the temperature resistance of the capacitor combination described is limited by the organic content; and thus the high temperature resistance of the inorganic aluminum oxide cannot be evaluated, the aluminum oxide capacitor can also be impregnated with suitable substances in order to reduce its relatively high positive temperature response, which means that the aluminum oxide capacitor is part of the capacitor combination larger can be chosen.

   However, this has the advantage that the capacitor combination is again significantly reduced in size, since the volume capacity of the aluminum oxide capacitor is considerably greater than that of the polystyrene capacitor. As an impregnating agent for the aluminum oxide capacitor, all impregnating agents exhibiting sufficiently small dielectric losses can, under certain circumstances, also be of an inorganic nature.

   However, in order not to introduce a third dielectric substance into the capacitor combination, it is advisable to impregnate the aluminum oxide capacitor with polystyrene.



  The combination of polystyrene and aluminum oxide capacitors can be connected in series or in parallel. Finally, they can also be placed individually in tightly fitting containers or together in one container. In the drawing, an exemplary embodiment of an inventive capacitor combination is schematically shown.

   In a housing a with the inner insulating insert b, two capacitor bodies c and d are housed, which are connected in parallel to the connection terminals e. The larger capacitor c is the polystyrene capacitor, while the part d is the aluminum oxide capacitor, which has significantly smaller dimensions due to its larger space capacity and the larger temperature coefficient of the capacity.

   The installation, at least the aluminum oxide capacitor, must be carried out in such a way that any effect of moisture on the winding body is definitely avoided, since such capacitors are extremely sensitive to the influence of moisture and the loss angle can be changed by several orders of magnitude. It is therefore advisable to use fused, soldered or welded housings or the same for the installation of the aluminum oxide capacitor or the capacitor combination.

   If, on the other hand, the aluminum oxide capacitor is impregnated, sufficient protection can also be achieved with a less dense version.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Kondensator mit geringen dielektrischen Verlusten und geringem Temperaturgang der Kapazität, gekennzeichnet durch die Zusam menschaltung eines Kondensatorkörpers mit Polystyroldielektrikum und eines Kondensa- torkörpers mit Aluminiumoxydidielektrikum, wobei die beiden Kondensatorkörper derart dimensioniert sind, dass der Temperaturgang des Kondensators mindestens nahezu null ist. UNTERANSPRtrCHE 1. PATENT CLAIM: Capacitor with low dielectric losses and low temperature variation of the capacitance, characterized by the interconnection of a capacitor body with a polystyrene dielectric and a capacitor body with an aluminum oxide dielectric, the two capacitor bodies being dimensioned in such a way that the temperature variation of the capacitor is at least almost zero. SUBCERTAIN 1. Kondensator nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Polystyrol kondensator ein mindestens teilweise gereck tes Polystyrol enthält. 2. Kondensator nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Aluminium oxydkondensator mit Polystyrol imprägniert ist. 3. Kondensator nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die beiden Kon- densatorkörper im gleichen Gehäuse unterge bracht sind. Capacitor according to patent claim, characterized in that the polystyrene capacitor contains an at least partially stretched polystyrene. 2. Capacitor according to claim, characterized in that the aluminum oxide capacitor is impregnated with polystyrene. 3. Capacitor according to patent claim, characterized in that the two capacitor bodies are accommodated in the same housing.
CH245815D 1943-06-30 1944-06-29 Capacitor with low dielectric losses and a small temperature drift of the capacitance. CH245815A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE969552C (en) * 1951-04-25 1958-06-19 Standard Elek K Ag Process for the production of capacitor dielectrics from materials with high dielectric constants
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