DD241971A1 - Polyolefin-dielektrikum fuer kondensatoren - Google Patents

Abstract

Polyolefindielektrikum fuer Kondensatoren mit verbesserten Eigenschaften, insbesondere verbesserter Alterungsbestaendigkeit und besserer Konstanz der elektrischen Parameter, das besonders fuer den Einsatz in der Hochfrequenztechnik geeignet ist. Diese Qualitaets- und Gebrauchswertverbesserung wird durch ein Dielektrikum aus Ethylen-Norbornen-Copolymerisat erreicht.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Polyolefin-dielektrikum für Kondensatoren in der Elektrotechnik und Elektronik, insbesondere für hochfrequente Wechselströme.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen - .

Kondensatoren stellen ein elektrisches Bauelement dar, das aus zwei durch ein Dielektrikum getrennten elektrischen Leitern besteht. Wird eine Wechselstromspannung angelegt, so tritt ein Verschiebungsstrom auf, der bei gleicher Spannung mit steigender Frequenz des Wechselstromes sich erhöht, so daß das Verhältnis von Spannungsamplitude zu Stromamplitude kleiner wird bzw. der Widerstand mit erhöhter Frequenz abnimmt.

Kondensatoren werden daher zur Blindstromkompensation als Störschutzkondensatoren sowie als Koppelbauelement in Hochfrequenzschaltkreisen eingesetzt. Nach den verwendeten Dielektrika unterscheidet man Papier-, Öl-, Keramik-, Glimmer-, Luft-, Elektrolyt- und Plastfolienkondensatoren.

Als Plastfoliengrundmaterial wurden folgende Thermoplaste engesetzt: Polyester, Polystyrol, Polycarbonat, Polypropylen (DE-OS 2236719,2252621).

Es ist aber bekannt, daß die Thermoplastfolien für Kondensatoren bei thermischer Beanspruchung nur begrenzt einsatzfähig sind (Bericht „Folien-Kondensatoren", Roedestein GmbH, Landshut, 1977).

Außerdem ist für die Güte eines Kondensators die spezifische Verlustleistung charakteristisch. Dem Fachmann ist bekannt, daß die spezifische Verlustleistung sowohl abhängig ist vom Abstand der Kondensatorplatten, der Frequenz aber auch von der Dielektrizitätskonstanten und dem dielektrischen Verlustfaktor des eingesetzten Dielektrikums.

Von den berder Herstellung von Kondens'atoren^eingesetzten Dielektrik&wird gefordert, daß sie durch ihre spezifischen Eigenschaften eine hohe Qualität der auf ihrer Bsis hergestellten Kondensatoren sichern.

Die bisher für den genannten Einsatz bekannten Plastmaterialien entsprechen nicht allen Forderungen. So führt z. B. die Empfindlichkeit von bekannten Polyolefinfolien gegen Koronaentladungen zu schneller Alterung und damit ungenügender Konstanz der Kapazität bzw. zum Totalausfall der mit diesem Dielektrikum ausgerüsteten Kondensatoren. (W. Birnthaler, Z. Elektrizitätswirtschaft, 1965, S.736). Derartige Dielektrika führen zu Kondensatoren mit eingeschränkter Einsatzbreite, infolge de geringen Einsatztemperatur bzw. der hohen Temperaturabhängigkeit der elektrischen Kennwerte. Kondensatoren, in denen Polycarbonat bzw. Polyester, z. B. Polyethylenterephthalat, als Dielektrikum eingesetzt wurden, werden infolge des oberhalb einer Frequenz von 1 M Hz ansteigenden dielektrischen Verlustfaktors, insbesondere in den benötigten Bereichen von 30 M Hz, durch erhöhte dielektrische Verluste, die sich auch z. B. in einer Erwärmung zeigen, charakterisiert.

Aus den genannten Gründen ist es auf Basis der bekannten Dielektrika nicht möglich, zu effektiveren Lösungen zu gelangen. Obwohl die Meinung der Fachwelt—(„Elektronik, Grundlagen, Prinzipien, Zusammenhänge", Horst Völz, 2. Auflage, Akademie-Verlag, Berlin, 1979, S. 632) — die Unabhängigkeit der Kapazitätswerte der Kondensatoren vom Stand der Technik hervorhebt, is es notwendig, insbesondere nach Polyolefindielektrika für Wickelkondensatoren, zu suchen, um neue, den technischen Fortschritt bestimmende Lösungen zu finden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Polyolefindielektrikum für Kondensatoren mit verbesserten Eigenschaften zu finden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es bestand die Aufgabe, ein Polyolefindielektrikum für Kondensatoren zu finden, das bei gleicher Kapazität der Kondensatorer einen geringeren spezifischen Materialeinsatz erfordert. Diese Aufgabe wird durch ein Polyolefindielektrikum für Kondensatore mit verbesserten Eigenschafen gelöst, wobei erfindungsgemäß das Polyolefindielektrikum aus einem Ethylen-Norbomen-Copolymerisat besteht.

Vorteilhafterweise beträgt das Ethylen-Norbornen-Verhältnis im Dielektrikum zwischen 30 und70Ma.-%, bezogen auf 100% Ethylen.

Überraschenderweise sind die Eigenschaften weitgehend unabhängig vom Ethylen-Norbornen-Verhältnis. Die Kondensatore verfugen über folgende verbesserte Eigenschaften: hohe elektrische Durchschlagfestigkeit von größer 450kV/mm, wobei mit abnehmender Dicke die Festigkeit beträchtlich ansteigt; geringe dielektrische Verluste bei Frequenzen > 1 M Hz; geringere Temperaturabhängigkeit der Kapazität, hohe Spannungsfestigkeit über Zeit und Temperatur.

Ausführungsbeispiele Beispiel 1:

Ein Kondensator mit einem Dielektrikum aus Ethylen-Norbornen-Copolymerisat hat bei 30 M Hz Wechselstrom einen dielektrischen Verlustfaktor von 1,2 · 10~⁴.

Ein Kondensator mit Polycarbonat als Dielektrikum hat dagegen einen dielektrischen Verlustfaktor von 1,5 · 10~³. Die spezifischen Verluste des erfindungsgemäßen Dielektrikums sind um 125% niedriger.

Beispiel 2:

Ein Kondensator mit einem Dielektrikum aus Ethylen-Norbomen-Copolymerisat bleibt beim Einsatz bei 388K ohne Beeinträchtigung der Lebensdauer und der dielektrischen Verluste funktionsfähig.

Ein Kondensator mit Polystyrol als Dielektrikum verliert bereits bei 353K die Funktionsfähigkeit und die Form.

Beispiel 3: ~

Ein Kondensator mit einem Dielektrikum aus Ethylen-Norbornen-Copolymerisat wird im Temperaturbereich von-213 bis 373 K eingesetzt. Dieser Kondensator zeichnet sich durch eine hohe Kapazitätskonstanz im gesamten Temperaturbereich von 0,4% aus. Ein Kondensator mit Polycarbonat als Dielektrikum besitzt im gleichen Temperaturbereich eine Kapazitätsänderung von 2,3% und mit Polyester sogar von 8,5%.

Beispiel 4:

Ein Kondensator mit einem Dielektrikum aus Ethylen-Norbomen-Copolymerisat zeichnet sich im Temperaturbereich bis 373 K durch eine hohe Spannungsfestigkeit von 450 kV/mm bei 293Kund390kV/mm bei 373 K bei Kurzzeitbeanspruchung aus. Diese hohe Spannungsfestigkeit bleibt zeitlich unverändert, da das Dielektrikum unempfindlich gegen Teilentladungen ist. ·

Claims (2)

1. -1 - ^⁴H BP/ I

   Erfindungsanspruch:

   1. Polyolefindielektrikum für Kondensatoren mit verbesserten Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyolefindielektrikum aus einem Ethylen-IMorbomen-Copolymerisat besteht.
2. 2. Polyolefindielektrikum für Kondensatoren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ethylen-Norbomen-Verhältnis im Dielektrikum zwischen 30 und 70Ma.-%, bezogen auf 100% Ethylen, beträgt.