Vielfachkondensator mit selbstausheilenden Einzelkondensatoren. Vielfachkondensatoren bestehen bekannt lich meist aus Gruppen von unter sich par allel- und hintereinandergeschalteten Einzel kondensatoren. Dabei ist für die Zahl der Reihenschaltungen die anzulegende Spannung und für die Zahl der Parallelschaltungen die verlangte Kapazität massgebend. Das der vor liegenden Erfindung zugrundeliegende Pro blem ist im folgenden an Hand der Fig.1-3 erläutert, von denen in Fig.1 eine bekannte Schaltung für Viel fachkondensatoren, in Fig. 2 die Schaltung eines Vielfachkonden- sators gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und in Fig. 3 ein Wickelband eines der in Fig.2 erwendeten Kondensatoren dargestellt ist.
Bei dem Vielfachkondensator nach Fig. 1 sind zwei Gruppen von je sechs parallel geschalteten Kondensatoren 1 bzw.2 hinter einandergeschaltet. Diese Anordnung ist auf Grund rein praktischer Erwägungen getrof fen und bietet Vorteile hinsichtlich der Lei tungsführung innerhalb des Vielfachkonden- sators. Die einzelnen Kondensatoren-Gruppen sind dabei innerhalb eines Gehäuses in solchen Lagen angeordnet, dass bei Parallelschaltung aller Kondensatoren einer Lage nur eine ein zige Leitung zur nächsten Lage führt, wenn das Gehäuse geerdet ist.
Anderseits hat eine derartige Schaltung den Nachteil, dass bei Durchschlägen auch nur eines einzigen Kon- densators einer Lage unter Umständen Energieumsetzungen stattfinden können, welche eine mechanische Zerstörung des durchgeschlagenen Kondensators zur Folge haben.
Liegt zum Beispiel an den Klemmen des Vielfachkondensators nach Fig. 1 eine Spannung von 10 kV, an jedem der Konden satoren 1 und 2 mit einer Kapazität von je <I>2</I> ,uF also eine Spannung von 5 kV, so findet beim Durchschlag eines Kondensators 1 der ersten Lage bei niederohmigem Anschluss eines mit den Klemmen der Anordnung ver bundenen Generators ein Energienachschub von 450 Joule auf die Kondensatoren 2 statt, da nach dem Kondensatordurehschlag in der ersten Lage .die Spannung an den Kondensa toren der zweiten Lage von 5 kV auf 10 kV ansteigt.
Der durchgesehlagene Kondensator selbst wirkt dabei als niederohmiger Vor widerstand für die Kondensatoren 2. Die Rechnung ergibt, dass in ihm 300 Joule ver nichtet werden, wenn man annimmt, dass der Widerstand zeitlich konstant bleibt. Die dabei eintretende Spannungserhöhung ist aber so gross, dass dadurch nicht nur der durchge schlagene Kondensator 1 zerstört wird, son dern dass darüber hinaus auch mit einem Durchschlag in der zweiten Lage und mit einem Ausfall der ganzen Anlage gerechnet werden muss.
Bei der Betrachtung dieser Vorgänge wurde von der Voraussetzung ausgegangen, dass für den Aufbau derartiger Vielfachkon- densatoren normale Folienkondensatoren Ver- Wendung finden. Ganz andere Verhältnisse ergeben sich jedoch, wenn bei einem aus meh reren Reihen von Einzelkondensatoren auf gebauten Vielfachkondensator die Einzel kondensatoren gemäss der Erfindung aus selbstausheilenden Kondensatoren bestehen und die Reihen lediglich an ihren Enden unter sieh parallelgeschaltet sind.
Als selbst ausheilende Kondensatoren sind dabei solche Kondensatoren zu verstehen, deren metal- lisehe Belegungen aus einem auf ein dielek trisches Band beispielsweise aufgedampften, dünnen Metallbelag bestehen, der bei Durch s chlägen um die Durchschlagstelle herum weg brennt, ohne dass der durchgeschlagene Kon densator dadurch unbrauchbar wird. In einem unter Verwendung derartiger Kondensatoren aufgebauten Vielfachkondensator sind nach Fig. 2 mehrere Reihen von Kondensatoren 3 und 4 lediglich an ihren Enden unter sieh parallelgeschaltet.
Unter der Voraussetzung, dass die einzelnen Kondensatoren 3 und 4 eine Kapazität von je 2 F haben und an einer Spannung von 5 kV liegen, ergibt sich bei niederohmigem Anschluss eines Generators und bei einem ausheilenden Durchschlag in einem Kondensator 3 in diesem Fall ein Energienachschub von nur 75 Joule in den mit dem durchgeschlagenen Kondensator 3 in Reihe geschälteten Kondensator 4, dessen Spannung beim Durchschlag des Kondensa tors 3 ebenfalls von 5 kV auf 10 kV ansteigt. Auch hier ist der durchgeschlagene Konden sator 3 als niederohmiger Vorwiderstand für den zugehörigen Kondensator 4 zu betrachten, in welchem 50 Joule vernichtet werden, falls man den Widerstand als zeitlich konstant betrachtet.
Alus diesen Energiebetrachtungen ergibt sich die Überlegenheit der Schaltung nach Fig.2 über diejenige nach Fig.1 ohne wei teres. Dies ist umsomehr der Fall, als die ge samte Ausbrennenergie bei der Schaltung nach Fig. 2 den Betrag von 50 Joule unab hängig von der Zahl der parallelgeschalteten Reihen nicht übersteigt, während sie bei der in Fig.1 gezeichneten Schaltung 300 Joule beträgt und mit der Zahl der Parallelsehal- tungen weiter ansteigt.
Die Grösse der Aus- brennenergie wird also bei der Schaltung nach Fig.2 in solchen Grenzen gehalten, dass mit einer Beschädigung der selbstausheilenden Kondensatoren nietet zu rechnen ist. Die län geren Leitungen wirken sieh insofern günstig aus, als sie Stromschleifen mit merklicher Impedanz bilden und dadurch die maximale Ausbrennenergie herabsetzen. Wird zur Her stellung der Verbindung Widerstandsdraht verwendet, so kann dadurch die Ausbrenn- energie noch weiter vermindert werden.
Für den Aufbau von Vielfachkondensa toren aus selbstausheilenden Kondensatoren ist es hinsichtlich einer gleiehmässigen Span nungsverteilung von Wichtigkeit, dass die ver wendeten Einzelkondensatoren möglichst gleichmässige Isolationswerte aufweisen, weil diese für die leitfähigen Durchschläge und auch für die Lebensdauer der Kondensatoren mitbestimmend sind. Aus diesem Grunde werden die Isolationswerte der Kondensatoren vor dem Zusammenbau bestimmt und zum mindesten in eine Reihe nur Kondensatoren mit gleichen Isolationswerten eingeschaltet.
Die beabsichtigte Wirkung wird am besten dann erreicht, wenn die Kondensatoren vor der Isolationswertbestimmung einzeln durch Anlegen an eine gegenüber ihrer Betriebs- spannung erhöhte Spannung ausgebrannt werden. Beschädigungen der Wickel dureli Durchschläge mit.
grossen Energieumset.zun- gen können dabei dadureli verhindert. werden, dass die Wickel auf ein Isolierrohr - zum Bei spiel aus dem unter der llarkenbezeielinung Pertina im Handel erhältlichen Isolier stoff - oder einen Holzdorn aufgewickelt und aussen durch eine grössere Anzahl von Papierleerwindungen bandagiert werden.
Unabhängig von diesen Massnahmen ist. e, zweckmässig, die Ausbrennenergie durch eine Unterteilung des Metallbelages in mehr oder weniger breite Streifen 5 nach Fig.3 zu ver mindern, welche bei auftretenden Durch schlägen eine Begzenzung des Energieflusses zu den innerhalb der einzelnen Teilflächen der Belegung liegenden Durehsehlagstellen zur Folge haben. Diese Erscheinung wird als Entkopplung bezeichnet. Bewährt hat sich bei einer Breite des Metallbelages von 50 mm eine Streifenbreite von etwa 20 mm.
Bei brei teren Metallbelägen empfiehlt es sich auch, die Breite der Streifen auf 30 oder 40 mm zu vergrössern. Bei geringerer Breite von bei spielsweise weniger als 10 mm ist zwar die Entkopplung besser, bei Durchschlägen wer den dann aber jeweils ein oder zwei Streifen abgetrennt, so dass merkliche Kapazitätsver luste zu verzeichnen sind. Es wird daher eine etwas höhere Ausbrennenergie in Kauf ge nommen, wenn die durch sie hervorgerufenen Ausbrennstellen kleiner sind als die Breite der Streifen. Zudem kann die Entkopplung durch schräg verlaufende Streifen wieder verbessert werden, da schräge Streifen infolge ihrer grösseren Länge einen höheren Widerstand aufweisen als senkrecht zum Wickelband stehende Streifen.
Derartige Kondensatoren können zum Bei- spiel als Siebkondensatoren in für Gleichspannungen über 3000 Volt und als Phasenschieberkondensatoren zur sslindstromkompensation bei Wechselspan nungen ab 1000 Volt Verwendung finden.