DE102011104257B4

DE102011104257B4 - Dreiphasiger elektrischer Becherkondensator

Info

Publication number: DE102011104257B4
Application number: DE102011104257A
Authority: DE
Inventors: Hans-Georg Reinbold
Original assignee: Frako Kondensatoren und Anlagenabu GmbH
Current assignee: Frako Kondensatoren und Anlagenabu GmbH
Priority date: 2011-06-15
Filing date: 2011-06-15
Publication date: 2012-12-27
Anticipated expiration: 2031-06-16
Also published as: US9922769B2; CN103748645A; DE102011104257A1; EP2721622A1; US20140111903A1; WO2012171606A1; CA2839489A1; CN103748645B

Abstract

Dreiphasiger elektrischer Becherkondensator mit zwei in einem becherförmigen Gehäuse angeordneten Kondensatorwickeln (10, 12), die jeweils einen sich in Wickelachse erstreckenden hohlen Kondensatorwickelkern (14) und jeweils mit einer Stirnkontaktschicht (16, 18, 20, 22) versehene Stirnseiten aufweisen, bei dem die Kondensatorwickel (10, 12) bezüglich ihrer Wickelachse in axialer Richtung zueinander angeordnet sind, bei dem einer der Kondensatorwickel (10, 12) eine Einzelkapazität und der andere der Kondensatorwickel (12, 10) zwei Einzelkapazitäten aufweist, wobei alle Einzelkapazitäten gleich groß sind, und bei dem die Teilkapazitäten jeweils mittels einer elektrisch leitenden Verbindung (18, 20, 24; 22, 24, 16; 22, 34, 16) eines Anschlusses einer jeden der Teilkapazitäten innerhalb des Gehäuses in Stern verschaltet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen dreiphasigen elektrischen Becherkondensator.
Der übliche Aufbau von Leistungskondensatoren in Form von dreiphasigen elektrischen Becherkondensatoren, insbesondere Rundwickelkondensatoren, im Dreileiternetz besteht aus drei gleich großen Kondensatorwickeln, insbesondere Kondensatorrundwickeln, welche im Dreieck verschaltet werden. Bedingt durch den Einbau der Kondensatorwickel in runde Kondensatorbecher werden die Kondensatorwickel als Säule übereinander gestapelt. Durch die Dreieck-Verschaltung können die zusammenliegenden Stirnkontaktschichten (Wickelkontaktbrücken) zusammengeschaltet werden und bilden jeweils einen gemeinsamen Anschluss an einen Anschlussdraht (Außenleiter). Der dritte Anschluss ergibt sich durch die Verbindung der jeweils untersten und obersten Stirnkontaktschichten (Wickelkontaktbrücken) der Kondensatorwickelsäule. Dadurch ist der innere Aufbau technisch sehr einfach zu lösen und bedarf keiner aufwendigen Isolierung zwischen den zusammenliegenden Stirnkontaktschichten (Wickelkontaktbrücken).
Unter gewissen Aspekten wäre jedoch eine Stern-Verschaltung gegenüber einer Dreieck-Verschaltung von Vorteil. Dies ist aber mit dem Problem verbunden, dass mindestens ein gegenüberliegendes Stirnkontaktschichtenpaar eine Zwischenisolierung benötigt. Durch diese Tatsache wird die innere Verdrahtung gegenüber der Dreieck-Verschaltung deutlich aufwendiger und zeitintensiver bei der Montage.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen dreiphasigen elektrischen Becherkondensator mit in einem becherförmigen Gehäuse angeordneten Kondensatorwickeln mit jeweils gleicher Kapazität, bei dem die Kondensatorwickel bezüglich ihrer Wickelachse in axialer Richtung zueinander angeordnet sind, mit einem einfachen bzw. einfacheren Aufbau bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen elektrischen Becherkondensator mit zwei in einem becherförmigen Gehäuse angeordneten Kondensatorwickeln, die jeweils einen sich in Wickelachse erstreckenden hohlen Kondensatorwickelkern und jeweils mit einer Stirnkontaktschicht versehene Stirnseiten aufweisen, bei dem die Kondensatorwickel bezüglich ihrer Wickelachse in axialer Richtung zueinander angeordnet sind, bei dem einer der Kondensatorwickel eine Einzelkapazität und der andere der Kondensatorwickel zwei Einzelkapazitäten aufweist, wobei alle Einzelkapazitäten gleich groß sind, und bei dem die Teilkapazitäten jeweils mittels einer elektrisch leitenden Verbindung eines Anschlusses einer jeden der Teilkapazitäten innerhalb des Gehäuses in Stern verschaltet sind.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind die beiden einander gegenüberliegenden Stirnkontaktschichten der beiden Kondensatorwickel mittels eines Verbindungsdrahtes miteinander elektrisch leitend verbunden. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass der Verbindungsdraht mit den beiden einander gegenüberliegenden Stirnkontaktschichten verlötet ist.
Alternativ können die Stirnkontaktschichten der Kondensatorwickel nur mittels eines Kontaktteiles miteinander elektrisch leitend verbunden sein. Bevorzugt umfasst das Kontaktteil einen vorzugsweise ebenen Kontaktträger, mindestens ein senkrecht aus dem Kontaktträger in eine erste Richtung und mindestens ein senkrecht aus dem Kontaktträger in eine zu der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung erstreckendes Kontaktstücks mit mindestens einer Kontaktspitze zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zu einer jeweiligen Stirnkontaktschicht durch Eindrücken der Kontaktspitze(n) in dieselbe und eine Eindringtiefenbegrenzungseinrichtung zur Begrenzung der Eindringtiefe der Kontaktspitze(n) in die jeweilige Stirnkontaktschicht. Günstigerweise ist der Kontaktträger im wesentlichen ringförmig. Zweckmäßigerweise sind mehrere Kontaktstücke vorzugsweise äquidistant am Außenrand des ringförmigen Kontaktträgers vorgesehen und erstrecken sich einheitlich davon in die erste Richtung oder in die zweite Richtung und sind mehrere Kontaktstücke vorzugsweise äquidistant am Innenrand des ringförmigen Kontaktträgers vorgesehen und erstrecken sich einheitlich davon in entgegengesetzter Richtung zu den Kontaktschichten am Außenrand. Vorteilhafterweise weist die Eindringtiefenbegrenzungseinrichtung mehrere Auflagestücke mit Auflageflächen oder Auflagepunkten auf. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die Auflagestücke oder ein Teil derselben vorzugsweise äquidistant am Außenrand des ringförmigen Kontaktträgers vorgesehen sind und sich einheitlich davon in die erste Richtung bzw. in die zweite Richtung erstrecken. Günstigerweise sind die Auflagestücke oder ein Teil derselben vorzugsweise äquidistant am Innenrand des ringförmigen Kontaktträgers vorgesehen und erstrecken sich einheitlich davon in die erste Richtung bzw. in die zweite Richtung. Das Grundmaterial des Kontaktteils sollte vorzugsweise ein elektrisch gut leitendes Metall, vorzugsweise Messing oder Kupfer, sein. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das Grundmaterial einen Zinnüberzug aufweist.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist das Kontaktteil vorzugsweise in mindestens eine der beiden Stirnkontaktschichten zumindest teilweise eingedrückt.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der Kondensatorwickel mit der Einzelkapazität ein unterer, auf dem Becherboden des Gehäuses angeordneter Kondensatorwickel und der Kondensatorwickel mit den beiden Einzelkapazitäten ein oberer, über dem Kondensatorwickel mit der Einzelkapazität angeordneter Kondensatorwickel, sind zwei Anschlussdrähte über die von dem Becherboden abgewandte Stirnkontaktschicht des oberen Kondensatorwickels mit den beiden Einzelkapazitäten elektrisch leitend verbunden und erstreckt sich ein Anschlussdraht von der Seite der Becheröffnung des Gehäuses durch die hohlen Kondensatorwickelkerne der oberen und unteren Kondensatorwickel in Richtung zum Becherboden und ist mit der zum Becherboden gewandten Stirnkontaktschicht des unteren Kondensatorwickels elektrisch leitend verbunden.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Kondensatorwickel mit den beiden Einzelkapazitäten ein unterer, auf dem Becherboden des Gehäuses angeordneter Kondensatorwickel ist und der Kondensatorwickel mit der Einzelkapazität ein oberer, über Kondensatorwickel mit den beiden Einzelkapazitäten angeordneter Kondensatorwickel ist, zwei Anschlussdrähte sich von der Seite der Becheröffnung des Gehäuses durch die hohlen Kondensatorwickelkerne der oberen und unteren Kondensatorwickel in Richtung zum Becherboden erstrecken und über die zum Becherboden gewandte Stirnkontaktschicht des unteren Kondensatorwickels mit den beiden Einzelkapazitäten elektrisch leitend verbunden sind und ein Anschlussdraht mit der von dem Becherboden abgewandte Stirnkontaktschicht des oberen Kondensatorwickels elektrisch leitend verbunden ist.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die axiale Länge b des Kondensatorwickels mit den beiden Einzelkapazitäten doppelt so lang ist wie die axiale Länge des anderen Kondensatorwickels und zwischen den beiden Einzelkapazitäten des Kondensatorwickels eine Trennfolie eingewickelt ist.
Die Kondensatorwickel können aus einer mit einer Metallschicht versehenen Kunststofffolie, insbesondere einer metallisch bedampften Polypropylenfolie, bestehen.
Schließlich kann alternativ auch vorgesehen sein, dass die Kondensatorwickel aus durch eine Kunststofffolie voneinander getrennten Metallfolien bestehen.
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass durch die spezielle Gestaltung und Anordnung der Kondensatorwickel nur zwei Kondensatorwickel übereinander benötigt werden. Die beiden Einzelkapazitäten des einen der beiden Kondensatorwickel sind durch die Stirnkontaktschichten (Wickelbrückenspritzung) bereits einseitig elektrisch verbunden. Wird nun beim Zusammenbau der beiden Kondensatorwickel zu einer Säule die zusammengeschaltete Wickelbrücke mit der Wickelbrücke (Stirnkontaktschicht) vom anderen Kondensatorwickel verbunden, so ist der Sternpunkt bereits fertig verschaltet. Die interne Verschaltung ist dadurch deutlich einfacher. Eine zusätzliche Isolierung zwischen den Wickelbrücken entfällt. Dadurch wird beim Aufbau des Becherkondensators Material und Fertigungszeit eingespart.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der drei Ausführungsbeispiele anhand der schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert werden. Dabei zeigt:
1 eine Längsschnittansicht von einem dreiphasigen elektrischen Becherkondensator gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung in einem Herstellstadium;
2 eine Längsschnittansicht von einem dreiphasigen elektrischen Becherkondensator gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung in demselben Herstellstadium;
3 eine Längsschnittansicht von einem dreiphasigen elektrischen Becherkondensator gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung in demselben Herstellstadium; und
4 eine Seitenansicht (oben) und eine Draufsicht von oben (unten) von einem Kontaktteil.
1 zeigt einen dreiphasigen elektrischen Becherkondensator mit drei sternverschalteten Kapazitäten in einem Gehäuse während der Herstellung, d. h. noch ohne etwaige Isolierkappen, eine etwaige Mantelisolierung, ein Gehäuse und einen Gehäusedeckel. Zwei Kunststofffolien-Kondensatorwickel 10 und 12, die jeweils einen hohlen Kondensatorwickelkern 14 aufweisen und an den Stirnseiten mit jeweils einer Stirnkontaktschicht 16 und 18 bzw. 20 und 22 versehen sind, sind säulenartig übereinander angeordnet. Die beiden benachbarten Stirnkontaktschichten 18 und 20 der beiden Kunststofffolien-Kondensatorwickel 10 und 12 sind durch einen Verbindungsdraht 24 (Sternpunkt), der mit den beiden benachbarten Stirnkontaktschichten 18 und 20 durch Löten verbunden ist, miteinander elektrisch verbunden. Der obere Kunststofffolien-Kondensatorwickel 10 weist eine Einzelkapazität auf und der untere Kunststofffolien-Kondensatorwickel 12 weist zwei Einzelkapazitäten auf. Alle Einzelkapazitäten sind gleich groß. Der Kunststofffolien-Kondensatorwickel 12 mit den beiden Einzelkapazitäten ist aus einer Kunststofffolie mit der doppelten Breite b der Kunststofffolie, aus der der Kunststofffolien-Kondensatorwickel 10 mit der Einzelkapazität gewickelt ist, gewickelt und durch eine eingewickelte Trennfolie 26 in die beiden Einzelkapazitäten aufgeteilt. Zwei Anschlussdrähte 28 und 30 erstrecken sich von oben durch die hohlen Kondensatorwickelkerne 14 der beiden Kunststofffolien-Kondensatorwickel 10 und 12 nach unten und sind über die untere Stirnkontaktschicht 22 des unteren Kunststofffolien-Kondensatorwickels 12 mit den beiden Einzelkapazitäten elektrisch verbunden. Ein Anschlussdraht 32 ist mit der oberen Stirnkontaktschicht 16 des oberen Kunststofffolien-Kondensatorwickels 10 elektrisch verbunden.
Beide Kunststofffolien-Kondensatorwickel 10 und 12 sind aus einer mit einer Metallschicht versehenen Kunststofffolie, insbesondere metallisch bedampften Polypropylenfolie, hergestellt (gewickelt).
Die in der 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen in 1 dadurch, dass die Reihenfolge der Kunststofffolien-Kondensatorwickel 10 und 12 vertauscht ist. Der Kunststofffolien-Kondensatorwickel 12 mit den beiden Einzelkapazitäten ist also über dem Kunststofffolien-Kondensatorwickel 10 mit der Einzelkapazität angeordnet. Zudem sind zwei Anschlussdrähte 28 und 30 über die obere Stirnkontaktschicht 20 des oberen Kunststofffolien-Kondensatorwickels 12 mit den beiden Einzelkapazitäten elektrisch verbunden und erstreckt sich ein Anschlussdraht 32 von oben durch die hohlen Kondensatorwickelkerne 14 der beiden Kunststofffolien-Kondensatorwickel 10 und 12 nach unten und ist mit der unteren Stirnkontaktschicht 18 des unteren Kunststofffolien-Kondensatorwickels 10 elektrisch verbunden.
Die in der 3 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen in 2 dadurch, dass ein Kontaktteil 34 anstelle des Verbindungsdrahtes 24 vorgesehen ist. Besagtes Kontaktteil 34 ist mit jeder der beiden benachbarten Stirnkontaktschichten 22 und 16 lötfrei elektrisch verbunden. Zudem ist das Kontaktteil 34 in beide Stirnkontaktschichten zumindest teilweise eingedrückt. Das Kontaktteil 34 dient als Sternpunkt.
In 4 ist besagtes Kontaktteil 34 in Seitenansicht (oben) und in Draufsicht von oben (unten) dargestellt. Es weist einen im wesentlichen ringförmigen flachen Kontaktträger 36 und eine sich von dem Kontaktträger 36 in derselben Ebene nach innen erstreckende Anschlussfahne 38, die nicht unbedingt vorhanden sein muss, auf. Am Außenrand sind umlaufend äquidistant abwechselnd Kontaktstücke 40 mit jeweils einer Kontaktspitze 42 und Auflagestücke 44 mit Auflageflächen 46 angeordnet, von denen nur einige gekennzeichnet sind. Sowohl die Kontaktstücke 40 als auch die Auflagestücke 44 erstrecken sich senkrecht nach unten. Am Innenrand sind ebenfalls Kontaktstücke 40 mit Kontaktspitzen 42 und Auflagestücke 44 mit Auflageflächen 46 vorgesehen, die sich senkrecht nach oben erstrecken.

Claims

Dreiphasiger elektrischer Becherkondensator mit zwei in einem becherförmigen Gehäuse angeordneten Kondensatorwickeln (10, 12), die jeweils einen sich in Wickelachse erstreckenden hohlen Kondensatorwickelkern (14) und jeweils mit einer Stirnkontaktschicht (16, 18, 20, 22) versehene Stirnseiten aufweisen, bei dem die Kondensatorwickel (10, 12) bezüglich ihrer Wickelachse in axialer Richtung zueinander angeordnet sind, bei dem einer der Kondensatorwickel (10, 12) eine Einzelkapazität und der andere der Kondensatorwickel (12, 10) zwei Einzelkapazitäten aufweist, wobei alle Einzelkapazitäten gleich groß sind, und bei dem die Teilkapazitäten jeweils mittels einer elektrisch leitenden Verbindung (18, 20, 24; 22, 24, 16; 22, 34, 16) eines Anschlusses einer jeden der Teilkapazitäten innerhalb des Gehäuses in Stern verschaltet sind.
Becherkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden einander gegenüberliegenden Stirnkontaktschichten (18, 20; 16, 22) der beiden Kondensatorwickel (10, 12) mittels eines Verbindungsdrahtes (24) miteinander elektrisch leitend verbunden sind.
Becherkondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsdraht (24) mit den beiden einander gegenüberliegenden Stirnkontaktschichten (18, 20; 16, 22) verlötet ist.
Becherkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnkontaktschichten (16, 22) der Kondensatorwickel (10, 12) nur mittels eines Kontaktteiles (34) miteinander elektrisch leitend verbunden sind.
Becherkondensator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktteil (34) in mindestens eine der beiden Stirnkontaktschichten (16, 22) zumindest teilweise eingedrückt ist.
Becherkondensator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensatorwickel (10) mit der Einzelkapazität ein unterer, auf dem Becherboden des Gehäuses angeordneter Kondensatorwickel ist und der Kondensatorwickel (12) mit den beiden Einzelkapazitäten ein oberer, über dem Kondensatorwickel (10) mit der Einzelkapazität angeordneter Kondensatorwickel ist, zwei Anschlussdrähte (28, 30) über die von dem Becherboden abgewandte Stirnkontaktschicht (20) des oberen Kondensatorwickels (12) mit den beiden Einzelkapazitäten elektrisch leitend verbunden sind und ein Anschlussdraht (32) sich von der Seite der Becheröffnung des Gehäuses durch die hohlen Kondensatorwickelkerne (12, 14) der oberen und unteren Kondensatorwickel (10, 12) in Richtung zum Becherboden erstreckt und mit der zum Becherboden gewandten Stirnkontaktschicht (18) des unteren Kondensatorwickels (10) elektrisch leitend verbunden ist.
Becherkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensatorwickel (12) mit den beiden Einzelkapazitäten ein unterer, auf dem Becherboden des Gehäuses angeordneter Kondensatorwickel ist und der Kondensatorwickel (10) mit der Einzelkapazität ein oberer, über dem Kondensatorwickel (12) mit den beiden Einzelkapazitäten angeordneter Kondensatorwickel ist, zwei Anschlussdrähte (28, 30) sich von der Seite der Becheröffnung des Gehäuses durch die hohlen Kondensatorwickelkerne (12, 14) der oberen und unteren Kondensatorwickel (10, 12) in Richtung zum Becherboden erstrecken und über die zum Becherboden gewandte Stirnkontaktschicht (22) des unteren Kondensatorwickels (12) mit den beiden Einzelkapazitäten elektrisch leitend verbunden sind und ein Anschlussdraht (32) mit der von dem Becherboden abgewandte Stirnkontaktschicht (16) des oberen Kondensatorwickels (10) elektrisch leitend verbunden ist.
Becherkondensator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge (b) des Kondensatorwickels (12) mit den beiden Einzelkapazitäten doppelt so lang ist wie die axiale Länge des anderen Kondensatorwickels (10) und zwischen den beiden Einzelkapazitäten des Kondensatorwickels (12) eine Trennfolie (26) eingewickelt ist.
Becherkondensator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatorwickel (10, 12) aus einer mit einer Metallschicht versehenen Kunststofffolie, insbesondere einer metallisch bedampften Polypropylenfolie, bestehen.
Becherkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatorwickel (10, 12) aus durch eine Kunststofffolie voneinander getrennten Metallfolien bestehen.