DD244849A1

DD244849A1 - SELF-HEALTHY ELECTRIC CHANGE VOLTAGE CAPACITOR

Info

Publication number: DD244849A1
Application number: DD28542485A
Authority: DD
Inventors: Hans-Juergen Ludwig; Roger Starke; Dietmar Altmann
Original assignee: Gera Elektronik Veb
Priority date: 1985-12-24
Filing date: 1985-12-24
Publication date: 1987-04-15

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Wickel- oder Stapelkondensator mit guten Selbstheileigenschaften, der insbesondere fuer Wechselspannung geeignet ist und aus zwei beidseitig metallisierten Dielektrikumsbaendern mit jeweils gegenueberliegend einseitig metallfreien Randstreifen aufgebaut ist. An den Stirnseiten ist der Wickel mit Kontaktschichten versehen. Durch die Erfindung wird ein Kondensator geschaffen, der ein verbessertes Betriebsverhalten bezueglich der Langzeitbeanspruchung unter hoher Feldstaerkebelastung bei geringen Verlusten und hoher oberer Grenztemperatur gewaehrleistet. Die spezielle Metallisierung der Dielektrikumsbaender gewaehrleistet geringe Stromleitungsverluste, geringe Eigenerwaermung des Wickels und eine wesentlich verminderte Neigung zu Teilentladungen. Das wird dadurch erreicht, dass die jeweils direkt uebereinanderliegenden und sich beruehrenden zwei duennen Metallbelaege einer Kondensatorelektrode zum einen aus Aluminium und zum anderen aus Zink bestehen.The invention relates to an electrical winding or stacked capacitor with good Selbstheileigenschaften, which is particularly suitable for AC voltage and is constructed of two metallized on both sides Dielektrikumsbaendern each opposite lying on one side metal-free edge strips. At the end faces of the winding is provided with contact layers. By the invention, a capacitor is provided which ensures an improved performance with respect to the long-term stress under high Feldstaerkebelastung with low losses and high upper limit temperature. The special metallization of the dielectric strips ensures low power line losses, low self-heating of the coil and a significantly reduced tendency for partial discharges. This is achieved by the fact that the two directly juxtaposed and touching two Metallbelaege a capacitor electrode on the one hand made of aluminum and on the other hand made of zinc.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Kondensator mit guten Selbstheileigenschaften und geringen ohmschen Verlusten, der insbesondere für Wechselspannungsbelastung geeignet ist und auf Grund der guten Betriebseigenschaften und des großen Leistungs-Volumen-Verhältnis vielfach in der Elektrotechnik Anwendung findet.The invention relates to an electrical capacitor with good self-healing properties and low ohmic losses, which is particularly suitable for AC load and due to the good operating characteristics and the large power-volume ratio is widely used in electrical engineering.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, daß Kondensatoren aus metallisierten Dielektrikumsbändern wie solche aus spannungsfestem Papier oder Kunststoffolie aufgebaut sind. Bei einseitig metallisierten Dielektrikumsbändern kommt es bei hohen Feldstärkebelastungen zu Glimmentladungen im Luft- bzw. Ölspalt, der sich zwischen den Dielektrikumsbändern befindet und somit im elektrischen Feld liegt.It is known that capacitors are constructed of metallized dielectric bands such as those of stress-resistant paper or plastic film. In the case of single-sided metallized dielectric bands, glow discharges occur in the air or oil gap at high field strength loads, which is located between the dielectric bands and thus lies in the electric field.

Diese Glimmentladungen führen zu einem zeit- und feldstärkeabhängigen Belagabbau, zur Verringerung der Kapazität und schließlich zum Ausfall des Kondensators.These glow discharges lead to a time- and field strength-dependent depletion, to reduce the capacity and finally to the failure of the capacitor.

Bei einlagigen Kondensatoren mit Papierdielektrikum, die mit vergleichsweise geringen Kosten produziert werden können, werden deshalb die Papiere in der Weise mit einem Metallbelag und Zink doppelseitig versehen, daß je zwei Metallschichten gleicher Elektrodenzuordnung übereinanderzuliegen kommen und damit der Öl- bzw. Luftspalt im feldfreien Raum zu liegen kommt. Diese Anordnung ist aus der DE-OS 2459264 bekannt. Des weiteren wird genannt, daß je eine Belagschicht auch einIn single-layer capacitors with paper dielectric, which can be produced at relatively low cost, therefore, the papers are provided in such a way with a metal coating and zinc double-sided, that come two metal layers of the same electrode assignment superimposed and thus the oil or air gap in field-free space lie comes. This arrangement is known from DE-OS 2459264. Furthermore, it is mentioned that ever a covering layer also

halbleitendes Material wie z. B. Zinkoxid sein kann.semiconducting material such. B. zinc oxide may be.

Durch die vorgeschlagenen Lösungen wird es möglich. Kondensatoren mit günstigem Leistungs-Volumen-Verhältnis bei vergleichsweise großer Lebensdauer herzustellen. Diese Kondensatoren weisen aber in ihrem oberen möglichen Belastungsbereich (z.B. 450 V— bei 16μ,ηη dickem Papier) ein schlechtes thermisches Verhalten auf. Es kommt bei oberen Grenztemperaturen über 85⁰C zur Überhitzung des Kondensators infolge der relativ hohen Eigenverluste im Vergleich zur wärmeabführenden Oberfläche und somit zur Zerstörung des Bauelementes infolge Wärmedurchschlags. Die nötige Lebensdauer wird bei hohen Temperaturen nicht erreicht.The proposed solutions make it possible. Produce capacitors with a favorable power-volume ratio with a comparatively long service life. However, these capacitors have a poor thermal behavior in their upper possible load range (eg 450 V for 16 μ thick, ηη thick paper). It comes at upper limit temperatures above 85 ⁰ C for overheating of the capacitor due to the relatively high intrinsic losses compared to the heat dissipating surface and thus the destruction of the component due to heat penetration. The necessary life is not achieved at high temperatures.

Kondensatoren der o.g. Bauart mit doppelseitiger Aluminiummetallisierung bestehen die Lebensdauerprüfung infolge verstärkten Belagabbaus durch Umwandlung von Aluminium in Aluminiumoxid nicht.Capacitors of the o.g. Design with double-sided aluminum metallization does not pass the life test due to increased depletion by conversion of aluminum into aluminum oxide.

Object of the invention

Ausgehend von den genannten Problemen liegt das Ziel der Erfindung darin, einen Kondensator der eingangs beschriebenen Art anzugeben, der gegenüber den schon bekannten Lösungen ein verbessertes Betriebsverhalten bezüglich Langzeitstabilität bei hohen Umgebungstemperaturen besitzt, der ein großes Leistungs-Volumen-Verhältnis aufweist und dessen Herstellung effektivBased on the above problems, the object of the invention is to provide a capacitor of the type described above, which has over the already known solutions improved performance with respect to long-term stability at high ambient temperatures, which has a large power-volume ratio and its production effectively

ist. , .is. ,.

Presentation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen selbstheilfähigen elektrischen Wechselspannungskondensator anzugeben, dessen Wickelaufbau derart gestaltet ist, daß im Betriebsfall bei hoher Belastung nur eine minimale Eigenerwärmung erfolgt. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Wechselspannungskondensator aus zwei versetzt angeordneten beidseitig metallisierten Dielektrikumsbändern besteht, wobei die doppelseitige Metallisierung jeweils einesThe invention has for its object to provide a self-healing electric AC capacitor, the winding structure is designed such that only a minimal self-heating occurs during operation at high load. According to the invention the object is achieved in that the AC capacitor consists of two staggered arranged on both sides metallized dielectric bands, the double-sided metallization each one

besteht und der Wickel derart aufgebaut ist, daß im Wickel die Aluminiumschicht des einen Dielektrikumsbandes deckungsgleich ohne galvanische Trennung an der Zinkschicht des anderen Dielektrikumsbandes anliegt. Gegenüber des Freirandstreifens ist eine Randverstärkungszone der Metallschicht in der Breite des Freirandstreifens ausgebildet, deren Quadratwiderstand etwa die Hälfte des entsprechenden zugehörigen Quadratwiderstandes der Metallschicht beträgt. Der Quadratwiderstand der Aluminiumschicht beträgt vorzugsweise 4 bis 10Ω und der der Zinkschicht beträgt vorzugsweise 8 bis 14Ω.and the winding is constructed such that in the winding, the aluminum layer of a dielectric band congruent with no galvanic separation on the zinc layer of the other dielectric tape. Opposite the free-edge strip, an edge reinforcement zone of the metal layer is formed in the width of the free-edge strip, the square resistance of which is approximately half of the corresponding associated square resistance of the metal layer. The square resistance of the aluminum layer is preferably 4 to 10Ω, and that of the zinc layer is preferably 8 to 14Ω.

embodiment

Die Erfindung wird in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert: The invention is explained in more detail in one embodiment:

Dabei stellen dar:It shows:

Figur 1: Prinzipaufbau eines Wickels mit aufgerollten BandendenFigure 1: Principle structure of a roll with rolled-up tape ends

Figur 2: mehrere Dielektrikumsbänder eines axial geschnittenen Wickels mit Metallisierung nach Variante 1.FIG. 2 shows a plurality of dielectric bands of an axially cut coil with metallization according to variant 1.

Der Wickel des erfindungsgemäßen Kondensators besteht, wie aus Figur 1 ersichtlich, aus zwei ineinander verwickelten Dielektrikumsbändern 1 aus spannungsfestem, hochverdichtetem Papier mit doppelseitig aufgedampften Metallschichten.As can be seen in FIG. 1, the winding of the capacitor according to the invention consists of two intertwined dielectric tapes 1 of stress-resistant, highly compressed paper with double-layered metal layers.

Jedes einzelne Dielektrikumband 1 ist mit jeweils zwei diagonal gegenüberliegenden Freirandstreifen 2 ohne Metallisierung versehen. Durch das spezielle Freirandstreifensystem wird erreicht, daß die zu einer Kondensatorelektrode direkt übereinanderliegenden sich berührenden Metallbeläge immer an ein und derselben Stirnseite des Kondensatorwickels enden und so unproblematisch durch z. B. schoopieren miteinander über die gesamte Stirnseite verbunden werden können. Es hat sich im Interesse einer guten Haftung der Kontaktschicht als vorteilhaft erwiesen, beide Dielektrikumsbänder 1 um ca. 1 mm gegeneinander in bekannter Weise zu versetzen.Each individual dielectric tape 1 is provided with two diagonally opposite free edge strips 2 without metallization. Due to the special free-edge strip system is achieved that to a capacitor electrode directly superimposed touching metal pads always end at one and the same end face of the capacitor winding and so unproblematic by z. B. schoopieren can be connected to each other over the entire front page. It has proved to be advantageous in the interest of a good adhesion of the contact layer, to offset both dielectric bands 1 by about 1 mm against each other in a known manner.

Figur 2 veranschaulicht eine mögliche Variante der Anordnung der Metallbeläge. Es sind mehrere übereinanderliegende Lagen der beiden Dielektrikumsbänder 1 gezeigt, die gegeneinander etwas versetzt sind. Jedes der beiden Dielektrikumsbänder 1 ist auf der einen Seite mit einer Aluminiurnschicht 3 und auf der anderen Seite mit einer Zinkschicht 4 bedampft.FIG. 2 illustrates a possible variant of the arrangement of the metal coverings. There are shown several superimposed layers of the two dielectric bands 1, which are slightly offset from each other. Each of the two dielectric bands 1 is vapor-deposited on one side with an aluminum layer 3 and on the other side with a zinc layer 4.

Durch entsprechendes Verwickeln gelangen die erfindungsgemäß beiden unterschiedlichen Metallbeläge leitend übereinander.By appropriate entanglement, the two different metal coatings according to the invention pass over one another in a conductive manner.

Man sieht in Figur 2 die Zonen der Randverstärkung, die in bekannter Weise bei diesem Aufbau angewendet werden können.FIG. 2 shows the zones of the edge reinforcement which can be used in a known manner in this construction.

Praktische Versuche haben gezeigt, daß Kondensatoren mit erfindungsgemäß.em Aufbau bei einer oberen Grenztemperatur von 100⁰C und einer Feldstärkebelastung von 36,5V/^m bei Papierdielektrikum über eine sehr lange Zeit problemlos betrieben werden können.Practical experiments have shown that capacitors with erfindungsgemä.em structure at an upper limit temperature of 100 ⁰ C and a field strength load of 36.5V / ^ m in paper dielectric over a very long time can be operated easily.

Der Kapazitätsverlust betrug am Ende der Spannungsbelastung weniger als 2%.The capacity loss at the end of the stress load was less than 2%.

Claims

Invention claim:

1. Self-healing electrical AC capacitor, which consists of two staggered arranged on both sides metallized dielectric bands with aufschoopierten on the front sides of the coil contact layers, wherein the double-sided metallization consisting of Al or zinc to form a one-sided metal-free edge strip diagonally opposite to the metal-free edge strip of the opposite side of the respective Dielectric tape is applied, characterized in that the double-sided metallization each one

^! Dielectric strip (1) made of either zinc or aluminum or on one side of zinc and on the other side of aluminum and the winding is constructed such that in the coil, the aluminum layer (3) of a dielectric strip (1) congruent without galvanic separation at the Zinc layer (4) of the other dielectric band (1) is applied.

'. 2 Self-healing electrical capacitor according to item 1, characterized in that opposite the free-edge strip (2) an edge reinforcement zone (5) of the metal layer is formed in the width of the free-edge strip (2), the square resistance of which is about half of the corresponding associated square resistance of the metal layer.

3. Self-healing electrical capacitor according to item 1, characterized in that the square resistance of the aluminum layer (3) is 4 to 10Ω and the square resistance of the zinc layer (4) is 8 to 14Ω.