DE1079741B

DE1079741B - Arrangement of capacitors connected electrically in parallel

Info

Publication number: DE1079741B
Application number: DES52071A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Martin Elsaesser
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1957-01-25
Filing date: 1957-01-25
Publication date: 1960-04-14

Description

Anordnung elektrisch parallel zueinander geschalteter Kondensatoren Die Erfindung betrifft eine Anordnung elektrisch parallel zueinander geschalteter Kondensatoren. Bekannte Anordnungen dieser Art weisen - zumal wenn sie mit Wechselspannungen hoher Frequenz betrieben werden - unerwünscht hohe induktive Widerstände auf. Diese höhen induktiven Widerstände erzeugen gemeinsam mit den Kapazitäten der bekannten Anordnungen verhältnismäßig niedrige Resonanzfrequenzen und geben daher schon bei verhältnismäßig niedrigen Betriebsfrequenzen zu Verlusten Anlaß.Arrangement of capacitors connected electrically parallel to one another The invention relates to an arrangement electrically connected in parallel to one another Capacitors. Known arrangements of this type have - especially when they are with alternating voltages operated at a high frequency - undesirably high inductive resistances. These high inductive resistances together with the capacities of the known Arrangements have relatively low resonance frequencies and therefore already give in relatively low operating frequencies give rise to losses.

Die Erfindung geht von der an sich bekannten Feststellung aus, daß die Eigeninduktivität der Zuführungsleitungen zu den Kondensatoren um den Betrag der Gegeninduktivität zwischen den benachbarten Zuführungsleitungen vermehrt wird, wenn die Ströme in den Zuführungsleitungen gleichsinnig fließen. Fließen jedoch die Ströme in den zunächst benachbarten Zuführungsleitungen gegensinnig, so wird die Eigeninduktivität der Zuführungsleitungen um den Betrag der Gegeninduktivität vermindert.The invention is based on the per se known finding that the self-inductance of the supply lines to the capacitors by the amount the mutual inductance between the adjacent supply lines is increased, if the currents in the supply lines flow in the same direction. However, flow the currents in the initially adjacent supply lines are in opposite directions, so becomes the self-inductance of the supply lines by the amount of the mutual inductance reduced.

Die Befolgung dieser Lehre hat bei der inneren Schaltung von Wickelkondensatoren zu entsprechenden Maßnahmen geführt, aber auch bei der Parallelschaltung von Einzelkondensatorenkörpern hat man darauf Rücksicht genommen, indem man die Verbindungsleitungen gekreuzt geführt bzw. die Anschlußleitungen dicht benachbart angeordnet hat. Hierbei ist jedoch eine strenge Durchführung der o.bengenannten Regel nicht möglich, so daß eine wenn auch verkleinerte Wechselinduktivität verbleibt.Following this teaching has to do with the internal circuitry of wound capacitors led to appropriate measures, but also with the parallel connection of individual capacitor bodies this has been taken into account by crossing the connecting lines or has arranged the connecting lines closely adjacent. However, here is one strict implementation of the above rule is not possible, so that even if reduced alternating inductance remains.

Es wird daher, um auch die Restinduktivität zu vermeiden, bei einer Anordnung mit elektrisch parallel zueinander geschalteten Kondensatoren, bei der die Kondensatoren an räumlich parallel zueinander liegende, flächenhafte Stromzuführungen angeschlossen sind, und zwar derart, daß benachbarte Stromzuführungen von Strömen gegensinniger Richtung durchflossen werden, indem die Polarität jeder dieser Stromzuführungen gegenüber der Polarität der ihr benachbarten entgegengesetzt ist, erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß, von mindestens zwei räumlich parallel zueinander liegenden Stromzuführungsplatten ausgehend, senkrecht zu diesen Stromzuführungsplatten parallel zueinander liegende Zweig-Stromzuführungen zu den einzelnen Kondensatoren geführt sind, wozu die Stromzuführungsplatten Durchbrüche aufweisen, durch die die Zweig-Stromzuführungen geführt sind. Wie sich aus der Geometrie einer derartigen Anordnung ergibt, hebt sich der größte Teil der in ihr beim Betrieb entstehenden magnetischen Felder auf, so daß die Induktionswirkungen auf ein Mindestmaß gemindert werden.It is therefore, in order to avoid the residual inductance, with a Arrangement with capacitors connected electrically in parallel with one another, in which the capacitors on spatially parallel, extensive power supply lines are connected, in such a way that adjacent power supply lines of currents flow in opposite directions by changing the polarity of each of these power leads opposite to the polarity of the neighboring one, according to the invention suggested that, of at least two spatially parallel power supply plates starting, perpendicular to these power supply plates lying parallel to each other Branch power supplies are led to the individual capacitors, including the power supply plates Have openings through which the branch power supply lines are passed. How yourself results from the geometry of such an arrangement, the greater part of the in it generated magnetic fields during operation, so that the induction effects be reduced to a minimum.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben. sich aus den im folgenden beschriebenenAusführungsbeiispielen Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung mit einem flächenhaften gemeinsamen Stromzuführungspaar in Aufsicht; Fig. 2 gibt einen Schnitt der Anordnung nach Fig .1 senkrecht zur Papierebene in Richtung Ä-B wieder. Die Einzelkondensatoren sind hierbei nur symbolisch angegeben; Fig. 3 zeigt einen entsprechenden Schnitt senkrecht zur Papierebene in Richtung C-D ohne Wiedergabe der dahinterliegen:den Kondensatoren; Fig. 4 gibt eine erfindungsgemäße Anordnung entsprechend einem Schnitt senkrecht zur Papierebene nach Fig. 1, jedoch mit teilweise abgeschirmter gemeinsamer Stromzuführung wieder.Further details of the invention result. from the following Fig. 1 shows an arrangement according to the invention with a planar common power supply pair in supervision; Fig. 2 gives a section of the arrangement according to FIG. 1 perpendicular to the plane of the paper in the direction Ä-B again. The individual capacitors are only indicated symbolically here; Fig. 3 shows a corresponding section perpendicular to the plane of the paper in direction C-D without reproduction behind it: the capacitors; Fig. 4 gives an arrangement according to the invention corresponding to a section perpendicular to the plane of the paper according to FIG. 1, but with partial shielded common power supply again.

Diese Anordnung entspricht einer Flachleitung mit extrem kleinem Wellenwiderstand und ist auch als Koaxialausführung herstellbar.This arrangement corresponds to a flat cable with an extremely low wave resistance and can also be produced as a coaxial version.

Gleichartige Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche Bauteile.Identical reference symbols in the figures denote identical components.

In den Fig. 1, 2 und 3 sind zwei flächenhafte Leiter 1 und 2 dargestellt, die das allen Kondensatoren gemeinsame Stromzuführungspaar bilden. Von diesem gemeinsamen Stromzuführungspaar ausgehend, sind parallel zueinander liegende Zweig-Stromzuführungen (unter anderem 3, 4, 5 und 6) zu den einzelnen Kondensatoren (unter anderem 7 und 8) geführt. Um zu ermöglichen, daß die Zweig-Stromzuführungen senkrecht zu dem gemeinsamen Stromzuführungspaar 1, 2 liegen, sind in dem gemeinsamen flächenhaften Stromzuführungspaar Durchbrüche (unter anderem 9 und 10) vorgesehen.1, 2 and 3 show two flat conductors 1 and 2, which form the power supply pair common to all capacitors. Starting from this common power supply pair, parallel branch power supply lines (including 3, 4, 5 and 6) are routed to the individual capacitors (including 7 and 8). In order to enable the branch power supply lines to be perpendicular to the common power supply pair 1, 2, openings ( 9 and 10, among others) are provided in the common planar power supply pair.

Die Einzelkondensatoren (unter anderem 7 und 8) sind so zu wählen, daß ihre Eigenresonanzfrequenz weit oberhalb der Nennfreqeunz der Anordnung liegt und daß ihr Verlustfaktor bei Nennfrequenz klein ist bzw. ihre Erwärmung bei Nennspannung und Nennfrequenz in zulässigen Grenzen liegt. Hierfür kommen z. B.. Glimmer oder Kunststoffolienkondensatoren, eventuell auch Keramikkondensatoren in Frage.The individual capacitors (including 7 and 8) are to be selected in such a way that that their natural resonance frequency far above the nominal frequency Arrangement is and that their loss factor is small at nominal frequency or their heating at nominal voltage and nominal frequency is within permissible limits. For this come z. B. Mica or plastic film capacitors, possibly also ceramic capacitors in question.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 besteht der eine Teil des gemeinsamen Stromzuführungspaares zu den Kondensatoren aus einem flächenhaften Leiter 10 und der andere aus zwei flächenhaften Leitern 11 und 12, die den innenliegenden Teil 10 teilweise elektrisch abschirmen. Zu den Kondensatoren (unter anderem 13) sind wieder räumlich parallel zueinander liegende Zweig-Stromzuführungen (unter anderem 14 und 15) geführt, und es sind hierzu Durchbrüche (unter anderem 16 und 17) in den flächenhaften Leitern 10, 11 und 12 vorgesehen.In the exemplary embodiment according to FIG. 4, one part of the common power supply pair to the capacitors consists of a flat conductor 10 and the other of two flat conductors 11 and 12, which partially shield the inner part 10 electrically. To the capacitors (including 13), branch power supply lines (including 14 and 15) that are spatially parallel to one another are again routed, and openings (including 16 and 17) are provided in the planar conductors 10, 11 and 12 for this purpose.

Die Eigeninduktivität einer erfindungsgemäß hergestellten Kondensatoranordnung ist außerordentlich gering. Eine beispielsweise aus 55 Styroflexkondensatoren mit einer Kapazität von jeweils 0,36 nF aufgebaute Kondensatorenanordnung mit einer Gesamtkapazität von 20 nF, ausgelegt für eine Betriebswechselspannung von 800 V bei 2,5 MHz wies eine Eigeninduktivität von weniger als 3 nH auf.The self-inductance of a capacitor arrangement produced according to the invention is extremely low. For example, one made of 55 Styroflex capacitors a capacitance of 0.36 nF each constructed capacitor arrangement with a Total capacity of 20 nF, designed for an operating AC voltage of 800 V. at 2.5 MHz had a self-inductance of less than 3 nH.

Die niedrigste Resonanzfrequenz der Anordnung war größer als 20 MHz und der Reihenwiderstand kleiner als 0,3 rnOhm, so daß der Verlustfaktor der Anordnung bei 2,5 MHz kleiner als 10-s war.The lowest resonance frequency of the arrangement was greater than 20 MHz and the series resistance is less than 0.3 rnOhm, so that the loss factor of the arrangement at 2.5 MHz was less than 10-s.

Die Eigenresonanzfrequenz der Anordnung liegt unterhalb der Eigenresonanzfrequenz der Einzelkondensatoren, jedoch höher als bei bekannten Anordnungen elektrisch parallel zueinander geschalteter Kondensatoren, so daß der Bereich, in dem die Anordnung als reine Kapazität wirkt, wesentlich größer ist als bei anderen bekannten Anordnungen.The natural resonance frequency of the arrangement is below the natural resonance frequency of the individual capacitors, but higher than in known arrangements electrically in parallel mutually connected capacitors, so that the area in which the arrangement acts as a pure capacitance, is much larger than in other known arrangements.

Es empfiehlt sich, die beschriebene Anordnung in denjenigen Fällen anzuwenden, bei denen eine große Kapazität mit geringem induktivem und ohmschem Wiederstand bei hohen Betriebsfrequenzen verlangt wird, da mit den bisher bekannten Anordnungen parallel geschalteter Kondensatoren bzw. Kondensatorelemente (z. B. mehrfach kontaktierte gewickelte oder geschichtete Kondensatoren, stirnkontaktierte Wickelkondensatoren) derart günstige Betriebswerte nicht erreicht werden können.It is advisable to use the described arrangement in those cases to be used where a large capacity with low inductive and ohmic Resistance at high operating frequencies is required, as with the previously known Arrangements of capacitors or capacitor elements connected in parallel (e.g. Multiple contact wound or layered capacitors, face contact Wound capacitors) such favorable operating values cannot be achieved.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Arrangement of electrically connected in parallel Capacitors in which the capacitors are located on spatially parallel, Extensive power leads are connected, in such a way that adjacent Power supply lines are traversed by currents in opposite directions by the Polarity of each of these power supply lines compared to the polarity of the neighboring ones is opposite, characterized in that, of at least two spatially parallel starting from each other lying power supply plates, perpendicular to these power supply plates parallel branch power supply lines to the individual capacitors are performed, including the power supply plates have openings through which the Branch power supplies are performed.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that that between two power supply plates of the same polarity a power supply plate opposite polarity is arranged.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the natural resonance frequency of the individual capacitors is above is the operating frequency for the entire arrangement.

4. Arrangement according to one of the Claims 1 to 3, characterized in that mica capacitors are used as individual capacitors or plastic film capacitors or ceramic capacitors are provided. In Considered publications: German Patent Specifications No. 911154, 587 898.