DE1050447B

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Publication number: DE1050447B
Application number: DENDAT1050447D
Authority: DE
Publication date: 1959-02-12

Description

Elektrische Wickelkondensatoren mit Isolierfolie aus Kunststoff, beispielsweise gerecktem Polystyrol, werden im allgemeinen einer Nachbehandlung unterzogen, die man tempern oder altern nennt. Dadurch wird die Folie wieder teilweise entreckt. Diese Nachbehandlung entfernt den größten Teil der mit eingeschlossenen Luftpolster und erfolgt meist aus den Gründen einer gewünschten hohen zeitlichen Kapazitätskonstanz über einen relativ großen Temperaturbereich, so daß die Kondensatoren nach 1 Jahr nur ■iinige Promille Kapazitätsabweichung zeigen. Es ist weiterhin bekannt, daß auch Kunststoffolien-Kondensatoren, und zwar solche für höhere Wechselspannungen, mit einem Imprägniermittel behandelt werden müssen, um zu verhindern, daß die im Wickel enthaltenen kleinen Lufteinschlüsse durch Ionisation Anlaß zu Wärmedurchschlägen geben.Electrical wound capacitors with an insulating film made of plastic, for example expanded polystyrene, are generally subjected to an after-treatment called annealing or aging. Through this the film is partially stretched again. This post-treatment removes most of the trapped Air cushion and usually takes place for the reasons of a desired high temporal constancy of capacity Over a relatively large temperature range, so that the capacitors only after 1 year ■ Show a few per thousand capacity deviation. It is also known that plastic film capacitors, namely those for higher AC voltages are treated with an impregnating agent must in order to prevent the small air pockets contained in the coil from being caused by ionization Give cause for heat penetration.

Es gibt nun zahlreiche Anwendungsfälle für elektrische Kondensatoren für die Starkstromtechnik, z. R. Blindstrom- oder Mittelfrequenz-Kondensatoren usw., bei denen die zeitliche Konstanz der Kapazität von ganz untergeordneter Bedeutung ist und die Toleranz bis zu einigen Prozent betragen darf. In jedem Falle muß man al>er anstreben, für diese Verwendungszwecke einen möglichst kleinen Verlustfaktor und eine hohe Feldstärkebelastbarkeit des Kondensators zu erreichen. Solche Kondensatoren sind zur Zeit nur in der Ausführung als Ölpapierkondensatoren bekannt und haben auf Grund ihrer geringen spezifischen Leistung von etwa 1,75 kVA/1 und einem Leistungsgewicht von etwa 9,8 kg/kA^A ein sehr großes Volumen. Es wurden auch bereits Versuche unternommen, für solche Kondensatoren ein Dielektrikum aus Kunststoffolie zu verwenden, und zwar an Rundwickeln mit gereckt verbleibender Kunststofffolie. Die hierl>ei erzielte Feldstärkebelastbarkeit war jedoch entsprechend klein, weil, um Volumen einzusparen, das Dielektrikum zu dünn gewählt wurde.There are now numerous applications for electrical capacitors for heavy current engineering, z. R. Reactive current or medium frequency capacitors, etc., in which the temporal constancy of the capacitance is of very minor importance and the tolerance may be up to a few percent. In In each case one must strive for the smallest possible loss factor for these purposes and to achieve a high field strength loading capacity of the capacitor. Such capacitors are currently only known as oil paper capacitors and because of their small size specific power of about 1.75 kVA / 1 and a power to weight ratio of about 9.8 kg / kA ^ A a very large volume. Attempts have also been made to create a dielectric for such capacitors made of plastic film to be used on round wraps with stretched plastic film. The field strength load capacity achieved here was, however, correspondingly small because, in order to save volume, the dielectric was chosen too thin.

Da das A'olumen von der Eigenerwärmung der Kondensatoren abhängig ist, konnte trotzdem keine hohe spezifische Leistung erzielt werden, so daß das Ergebnis etwa 2 kVA/1 betrug. Das beweist, daß die Verwendung gereckt verbliebener Kunststoffolie für Wickelkondensatoren bei normaler, allgemein üblicher Anwendung nachteilig ist (Kapazitätsinkonstanz; Glimmentladungen).Since the volume depends on the self-heating of the capacitors, none could high specific power can be achieved, so that the result was about 2 kVA / 1. That proves that the Use of stretched remaining plastic film for wound capacitors with normal, generally more common Application is disadvantageous (capacity inconsistency; glow discharges).

Es ist auch bekannt, daß diese Nachteile sich durch eine Imprägnierung beheben lassen, aber andererseits ein neuerlicher Nachteil entsteht, nämlich der, daß sich ein kombiniertes Dielektrikum ergibt, das schlechtere dielektrische Eigenschaften aufweist als das Dielektrikum aus Kunststoff. Zur Behebung dieses letztgenannten Nachteils wurde l>ereits erwogen, die Wickel zu erwärmen, um eine Zurück-Verfahren zur Herstellung
elektrischer Wickel-Kondensatoren
großer Feldstärkebelastbarkeit
für Mittelfrequenz-ZweckeIt is also known that these disadvantages can be remedied by impregnation, but on the other hand a new disadvantage arises, namely that the result is a combined dielectric which has poorer dielectric properties than the dielectric made of plastic. To remedy this last-mentioned disadvantage, it has already been considered to heat the winding in order to use a back method of manufacture
electrical winding capacitors
large field strength capacity
for medium frequency purposes

Anmelder:
ίο VEB Kondensatorenwerk Gera,Applicant:
ίο VEB capacitors factory Gera,

Gera, Parkstr. 1Gera, Parkstrasse 1

!5 Horst Waldbach, Gera,! 5 Horst Waldbach, Gera,

ist als Erfinder genannt wordenhas been named as the inventor

führung der gereckten Kunststoffolie in den bisherigen Zustand herbeizuführen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß ein auf diese Weise hergestellter Kondensator für eine Belastung mit großen Feldstärken weiterhin völlig ungeeignet ist. Ebenso ungeeignet für diesen Zweck ist ein Kondensator, der, wie weiter oben l>eschriel>en, aus nicht entdeckter Kunststoffolie hergestellt und in der üblichen Weise imprägniert ist; denn, l>edingt durch die schlechten dielektrischen Eigenscliaften des kombinierten Dielektrikums, entsteht bei Belastung des Kondensators im Betrieb eine hohe Wärmeentwicklung, und der Kondensator wird dadurch nach kurzer Betriebsdauer unbrauchbar.
Die Erfindung hingegen ist geeignet, die beschriebenen Nachteile zu beheben, und sie unterstützt dabei noch die Bestrebungen, die auf Kleinheit sowie niedrigen Herstellungspreis der Kondensatoren gerichtet sind; sie ist auf die folgenden Erkenntnisse aufgebaut: Die l>este Ausnutzung, bezogen auf das A⁷Olumen von Kondensatoren, ist bei Flachwickeln gegeben, wol>ei die Leistung solcher Kondensatoren von ihrer Eigenerwärmung und demnach von dem Verlustfaktor des verwendeten Dielektrikums bzw. der Größe der Oberfläche der Kondensatoren bestimmt wird. Bei der Wahl des Materials für das Dielektrikum scheiden gegossene oder gewalzte Kunststoffolien in der Regel aus, da solche im Lösungsverfahren hergestellte Folien noch Lösungsmittelreste enthalten, die den elektrischen Werten abträglich sind. Folglich kommen mit Vorzug gereckte Kunststoffolien in Betracht, die aber nach dem Wickeln nicht wieder entreckt werden dürfen, weil durch den Entreckungsvorgang ihre Feldstärkebelastbarkeit mit steigender Temperatur reduziert werden würde. Ferner wurdelead to bring about the stretched plastic film in the previous state. However, it has been found that a capacitor manufactured in this way is still completely unsuitable for a load with high field strengths. Equally unsuitable for this purpose is a capacitor which, as I wrote above, is made of undiscovered plastic film and is impregnated in the usual way; Because, due to the poor dielectric properties of the combined dielectric, a high level of heat is generated when the capacitor is loaded during operation, and the capacitor becomes unusable after a short period of operation.
The invention, however, is suitable for eliminating the disadvantages described, and it still supports the efforts that are aimed at smallness and low production price of the capacitors; It is based on the following findings: The ^{best utilization, based on the A 7} oleum of capacitors, is given with flat windings, especially the performance of such capacitors from their self-heating and accordingly from the loss factor of the dielectric used or the size the surface of the capacitors is determined. When choosing the material for the dielectric, cast or rolled plastic films are generally ruled out, since such films produced in the solution process still contain solvent residues which are detrimental to the electrical values. Consequently, stretched plastic films are preferred, but they must not be stretched again after winding, because the stretching process would reduce their field strength as the temperature rises. Furthermore, was

809 749/304809 749/304

Claims

recognized that the minimum thicknesses of the individual plastic sheets must be relatively high, for example, the polystyrene sheets must not be thinner than 40 μm, since below this thickness the field strength capacity drops to a great extent with decreasing thickness.

Another process step that comes into consideration for an optimal specific performance of the capacitors, based on the A ⁷ olumen of the same, is the necessary post-treatment of the winding in oil, which causes the air cushions still present between the individual foils to be filled. This prevents possible heat breakdowns that can occur due to ionization due to the high voltage and high frequency in air cushions.

The invention consists in using these individual findings appropriately in a manufacturing process combined are that optimal performance of the capacitors, based on it Volume, is achieved by the following characteristics that are essential for the specific performance of the manufacturing process at the same time are used: flat wraps; stretched plastic film, for example made of polystyrene, polyethylene, polytetrafluoroethylene or similar electrically low-loss plastics as a dielectric; Compliance with a high minimum thickness of the same, in the case of polystyrene of not less than 40 μm; Filling of any air cushions between the individual foils by a post-treatment of the winding carried out under vacuum with a

temperatures above 20 ° C compared to the plastic film, neutral, gas-resistant and dielectrically high-quality oil, while maintaining a temperature below the drying temperature of the plastic film.

The advantage of this combination has already been clearly demonstrated in practice. It could according to that Method according to the invention capacitors for medium frequency purposes are produced, which at same power only about an eighth of the volume compared to the previously known capacitors take in.

Patentanspruch:Claim:

Process for the production of electrical wound capacitors with large field strengths> elasticity for Medium-frequency purposes with flat windings built into the housing under pressure, characterized in that that stretched plastic films as a dielectric, z. B. made of polystyrene, polyethylene, polytetrafluoroethylene or similar, electrically low-loss plastics, with a relatively large film thickness, z. B. in polystyrene at least 40 μιη, used that these films are not stretched and that the finished winding under vacuum at a temperature below the stretching temperature of the plastic films lying temperature with high-quality dielectric oil, which can also be used at temperatures above 20 ° C remains neutral and gas-resistant compared to the plastic films, can be impregnated.

Considered publications:
German patent specification No. 733 609.