DE1133468B - Process for the production-appropriate opening up of regenerable capacitors - Google Patents
Process for the production-appropriate opening up of regenerable capacitorsInfo
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Description
Verfahren zum fertigungsgemäßen Aufschließen regenerierfähiger Kondensatoren Die Erfindung befaßt sich mit der Verbesserung der Isolationswerte von regenerierfähigen Kondensatoren. Sie versucht deshalb, die beim fertigungsgemäßen Aufschließen noch auftretenden nachteiligen Erscheinungen, die eine Verminderung des Isolationswertes zur Folge haben, weitgehend zu vermeiden.Process for the production-ready unlocking of regenerable capacitors The invention is concerned with improving the insulation values of regenerable Capacitors. She is therefore still trying to unlock it when it is ready for production occurring disadvantageous phenomena that reduce the insulation value have to be avoided to a large extent.
Es ist bekannt, zur Beseitigung von Fehlstellen und Kurzschlüssen in einem regenerierfähigen Kondensator diesen fertigungsgemäß aufzuschließen, d. h. an eine Aufschließspannung zu legen, wobei der Metallbelag in der Umgebung solcher Schwachstellen ausbrennt und der Isolationswiderstand des Kondensators erhöht wird. Es ist auch bekannt, dieses Aufschließen bei erhöhter Temperatur mit Hilfe elektrolytischer Prozesse vorzunehmen, und zwar nachdem der Kondensator mit einem Tränkmittel imprägniert worden ist, dessen Isolationswiderstand mit steigender Temperatur sinkt. Die energiereichen Durchschläge, die während des Rufschließens vorkommen, können aber zu Zersetzungen insbesondere des Imprägniermittels führen, wobei leitende Zersetzungsprodukte, wie z. B. elementarer Kohlenstoff, gebildet werden. Hierdurch werden Stellen verminderten Isolationswiderstandes gebildet, die während des Betriebes des Kondensators zu Isolationsverschlechterung und Ausfällen führen.It is known to eliminate defects and short circuits to open it up in a regenerative capacitor according to production, d. H. to put on a break-up voltage, the metal coating in the vicinity of such Burns out weak points and increases the insulation resistance of the capacitor. It is also known that this digestion at elevated temperature with the help of electrolytic To undertake processes after the capacitor has been impregnated with an impregnating agent whose insulation resistance decreases with increasing temperature. The energetic However, breakdowns that occur during call closure can cause decomposition in particular of the impregnating agent, with conductive decomposition products such as z. B. elemental carbon are formed. This will reduce the number of jobs Insulation resistance formed, which leads to insulation deterioration during operation of the capacitor and failures.
Es ist andererseits jedoch auch bekannt, Kondensatoren nach dem Wickeln, jedoch vor dem Imprägnieren aufzuschließen, damit die Tränkmittel bzw. deren Zersetzungsprodukte die Isoliereigenschaften des Dielektrikums beim Ausbrennen nicht negativ beeinflussen und die dabei entstehenden gasförmigen Umsetzungsprodukte durch das dem Imprägnierprozeß vorausgehende Evakuieren beseitigt werden können. Es erscheint dabei zweckmäßig, die Kondensatoren in dem hohen Trockenzustand aufzuschließen, wie ihn die Verfahrensschritte vor dem Regenerierprozeß, wie z. B. das Metallbedampfen des Dielektrikums im Vakuum, bedingen, da die folgenden Verfahrensschritte, wie z. B. Imprägnieren und Einbauen des Kondensators, wiederum nur mit sehr gut getrockneten Kondensatoren ausgeführt werden können. Bei einem vorteilhaft schnellen Ablauf des Herstellungsverfahrens von regenerierfähigen Kondensatoren erscheint es selbstverständlich, die Kondensatoren ohne Unterbrechung des Verfahrens in herstellungsbedingtem trockenem Zustand aufzuschließen.On the other hand, however, it is also known to use capacitors after winding, however, to open up before impregnation, so that the impregnating agents or their decomposition products do not negatively affect the insulating properties of the dielectric when it is burned out and the resulting gaseous reaction products by the impregnation process previous evacuation can be eliminated. It seems appropriate to to unlock the capacitors in the high dry state, like the process steps before the regeneration process, such. B. metal vapor deposition of the dielectric in a vacuum, condition, since the following process steps, such as. B. Impregnation and installation of the condenser, again only carried out with very well dried condensers can be. With an advantageously quick sequence of the manufacturing process of regenerable capacitors, it seems natural, the capacitors to unlock without interrupting the process in the dry state due to the manufacturing process.
Man konnte deshalb bisher nicht vermeiden, daß beim Regenerieren von erheblich getrockneten, nicht imprägnierten Kondensatoren Stellen, an denen eingelagerte ionogene Stoffe vorhanden sind, nur bei sehr hohen Spannungen ausgeheilt werden, da die genannten Stellen in trockenem, d. h. nicht ionisiertem Zustand die Spannungsfestigkeit des Kondensators nicht merklich senken, aber im nicht ausgeheilten Zustand zu erheblichen Schädigungen während des Betriebes führen können. Diese hohen Spannungen haben jedoch einen mit Kapazitätsschwund verbundenen größeren Ausbrennhof um die Durchschlagsstelle zur Folge, beschädigen oft fehlerfreie Nachbarlagen, so daß es zur Ausbildung von Sekundärdurchschlägen kommt, und beanspruchen Kontaktierungsstellen, Belegungen und das Dielektrikum selbst in starkem Maße, da während dieser energiereichen Regenerierdurchschläge außerordentlich hohe Ströme aus allen Teilen des Kondensators zur Ausbrandstelle fließen. Schließt man daher die Kondensatoren im verfahrenstechnisch zweckmäßigen getrockneten Zustand auf, kommt es auch teilweise noch zur Ausbildung von verkohlten Stellen größeren Ausmaßes im Durchschlagskanal.So up to now it has not been possible to avoid that when regenerating Significantly dried, not impregnated capacitors Places where stored ionogenic substances are present, can only be cured at very high voltages, since the named places in dry, d. H. the dielectric strength in the non-ionized state of the capacitor does not noticeably decrease, but if it is not healed it will decrease significantly Damage during operation. However, these have high voltages a larger burnout area around the breakthrough point, associated with a loss of capacity As a result, damage-free neighboring layers often damage, so that it leads to the formation of Secondary breakdowns come and claim contact points, assignments and the dielectric itself to a large extent, since during these high-energy regeneration breakdowns extraordinarily high currents from all parts of the condenser to the burnout point flow. If one therefore closes the capacitors in a manner that is expedient in terms of process technology Once dry, there is also a partial formation of charred Larger places in the breakdown canal.
Wird das Verfahren der Kondensatorherstellung nach dem Herstellen der Kondensatorkörper vor dem Regenerieren unterbrochen, so daß sich durch das Einwirken relativ hoher Luftfeuchtigkeit ein Gleichgewicht hinsichtlich des Feuchtegehaltes einstellen kann, so werden die Kondensatoren beim Aufschließprozeß teilweise infolge des stark erhöhten Reststromes wie Heißleiter erwärmt und zerstört, was also den Fachmann zusätzlich veranlaßte. die geschilderten Verfahrensschritte zügig hintereinander, d. h., im hochtrockenen Zustand der Kondensatoren durchzuführen.Becomes the process of capacitor manufacture after manufacture the capacitor body interrupted before regeneration, so that the action relatively high air humidity a balance with regard to the moisture content can set, the capacitors are partially as a result of the unlocking process of the greatly increased residual current such as NTC thermistors are heated and destroyed, which is what the Specialist also prompted. the outlined process steps in quick succession, d. That is, to be carried out in the highly dry state of the capacitors.
Die aufgezählten Schwierigkeiten werden durch die Lehre der Anmeldung weitestgehend beseitigt Zum fertigungsgemäßen Aufschließen von regenerierfähigen Kondensatoren, deren Dielektrikum aus Papier oder einem hinsichtlich der Feuchteaufnahme sich ähnlich wie Papier verhaltenden Stoff besteht, vor der Imprägnierung wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Kondensatoren vor dem Aufschließen auf einen Feuchtegehalt zu bringen, der innerhalb eines Bereiches liegt, der einem Isolationswert zwischen 1 und 1000 MO - u17 bei 100 Volt Spannung nach 60 Sekunden entspricht, und nach dem Aufschließen den Feuchtegehalt der Kondensatoren auf die für ausreichenden Isolationswiderstand erforderlichen Werte herabzusetzen.The difficulties enumerated are made clear by the teaching of the application largely eliminated For the production-ready unlocking of regenerable Capacitors, their dielectric made of paper or one with regard to moisture absorption is similar to paper behaving substance, before the impregnation is according to the invention suggested the capacitors to a moisture content before unlocking that is within a range that is an insulation value between 1 and 1000 MO - u17 at 100 volts voltage after 60 seconds and after unlocking the moisture content of the capacitors for sufficient insulation resistance reduce the required values.
Die Erfindung geht davon aus, 1. die Ausbildung von verkohlten Stellen dadurch zu vermeiden, daß nach den Regenerierdurchschlägen durch chemische Reaktion statt elementaren Kohlenstoffs unschädliche, nichtleitende Substanzen, wie z. B. Kohlenwasserstoffe, entstehen; 2. durch Gasbildung von verdampfenden Substanzen beim Durchschlag eine Kondensation des verdampfenden Metalls unmittelbar am Krater des Durchschlagskanals zu verhindern. Während des Durchschlagsprozesses wird die Gasbildung durch verdampfendes Wasser gefördert, was zur Ausbildung eines günstigen Plasmas für die Entladung und damit zur Bildung eines sauberen Isolierhofes führt; 3. Fehlstellen, die durch eingelagerte ionogene Stoffe hervorgerufen werden und die in nicht ionisiertem Zustand die Spannungsfestigkeit nicht merklich senken, zu dissoziieren und mit niederen Spannungen auszuheilen. Dadurch ist es möglich, bei relativ niederen Ausbrennspannungen eine große Anzahl von Stellen, die erst im Laufe des Betriebes sich störend bemerkbar machen würden, fertigungemäß zu heilen.The invention assumes 1. the formation of charred areas in this way to avoid that after the regeneration breakthroughs by chemical reaction instead of elemental carbon, harmless, non-conductive substances such as B. Hydrocarbons, arise; 2. by gas formation from evaporating substances in the event of a breakdown, condensation of the evaporating metal directly on the crater to prevent the breakdown channel. During the strike through process, the Gas formation promoted by evaporating water, which leads to the formation of a favorable Plasma for the discharge and thus leads to the formation of a clean isolation zone; 3. Defects caused by stored ionogenic substances and which in the non-ionized state do not noticeably reduce the dielectric strength, to dissociate and heal with low tensions. This makes it possible in the case of relatively low burnout voltages, a large number of points that are only would be noticeable in the course of operation, to heal in terms of production.
Diese Überlegungen waren entgegen der bisher üblichen Auffassung entscheidend, das Dielektrikum des aufzuschließenden Kondensators in einem gesonderten Verfahrensschritt auf einen Feuchtegehalt zu bringen, der einerseits noch nicht die gefürchtete zu starke Erhöhung des Reststroms zur Folge hat bzw. nicht die Nachteile des Aufschließens der hoch getrockneten Kondensatoren zeigt, andererseits die Realisierung der oben angestellten Überlegungen darstellt, da das im Dielektrikum vorhandene Wasser die Ausbildung von Kohlenstoffbrücken durch chemische Reaktion mit Kohlenstoff verhindert, bei den energiereichen Durchschlägen verdampft und die Kondensation des Metalldampfes in der unmittelbaren Umgebung des Durchschlagskanals erschwert und schließlich ionogene Einlagerungen im Dielektrikum dissoziiert und das Aufschließen bei niederen Spannungen zugänglich macht.Contrary to the usual view, these considerations were decisive, the dielectric of the capacitor to be opened up in a separate process step to bring to a moisture content that on the one hand is not yet the dreaded strong increase in the residual current has or does not have the disadvantages of opening up of the highly dried capacitors shows, on the other hand, the realization of the above made considerations, since the water present in the dielectric is the Prevents the formation of carbon bridges through chemical reaction with carbon, evaporates at the high-energy breakdowns and the condensation of the metal vapor in the immediate vicinity of the breakdown channel difficult and finally ionogenic Deposits in the dielectric dissociate and unlock at low voltages makes accessible.
Mit Papierkondensatoren und Kunststoffkondensatoren, insbesondere Dünnfolienkondensatoren (Foliendicke kleiner als 3 u), nach dem Verfahren gemäß der Erfindung durchgeführte Versuche ergaben, daß die Isolationswerte der fertiggestellten Kondensatoren erstaunlich verbessert werden konnten und eine wesentliche Verringerung des Isolationsausschusses erzielt wurde.With paper capacitors and plastic capacitors, in particular Thin film capacitors (film thickness less than 3 u), according to the method according to Tests carried out according to the invention showed that the insulation values of the completed Capacitors could be amazingly improved and a substantial reduction of the isolation committee was achieved.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist deshalb noch sehr vorteilhaft, weil es bei einzelnen unbefriedigenden Ergebnissen zur weiteren Verbesserung beliebig wiederholbar ist. Weisen einzelne der nach dem Aufschließen getrockneten Kondensatoren nicht die erwünschten Isolationswerte auf, so wird durch eine erneute Befeuchtung und durch darauffolgendes Aufschließen der Isolationswert gehoben.The method according to the invention is therefore still very advantageous, because in the case of individual unsatisfactory results there is no limit to further improvement is repeatable. Assign individual condensers that have been dried after unlocking If the desired insulation values are not achieved, renewed humidification will result and the insulation value is increased by subsequent unlocking.
Die Angabe des Feuchtegehaltes erfolgt zweckmäßigerweise indirekt durch den bei einer Spannung von 100 V nach 60 Sekunden gemessenen Isolationswert. Die Bestimmung des Feuchtegehaltes in Wassergewicht/Dielektrikumgewicht ist sehr umständlich und nur mit zwei Wägungen, einerseits im völlig trockenen und andererseits in definiert angefeuchtetem Zustand möglich, wohingegen die Bestimmung der Isolation nach dem Regenerieren durch eine Messung leicht möglich ist und unmittelbar ein Maß für den Feuchtegehalt darstellt. Bei Papier und einigen Kunststoffen, wie z. B. Acetylzellulose, gilt für relativ niedrige Feuchtegehalte, daß eine Zunahme von 1 bis 2 % Feuchtegehalt sich durch eine Abnahme von einer Dekade des Isolationswertes in MQ-uF angegeben ausgedrückt.The moisture content is expediently indicated indirectly by the insulation value measured at a voltage of 100 V after 60 seconds. The determination of the moisture content in water weight / dielectric weight is very cumbersome and only with two weighings, on the one hand in the completely dry and on the other hand in a defined moistened state possible, whereas the determination of the insulation after regeneration through a measurement is easily possible and immediately Represents a measure of the moisture content. For paper and some plastics, such as B. acetyl cellulose, applies to relatively low moisture levels that an increase of 1 to 2% moisture content is reduced by a decade in the insulation value expressed in MQ-uF.
Bei Verwendung von Papier als Dielektrikum wird der erfindungsgemäße günstige Effekt bei einem Isolationswert von etwa 1000 MQ - uF (ungefähr 3,3 °/o Feuchte) bemerkbar. Vorteilhaft wird aber das Intervall von 500 bis 2 62 - uF ausgenützt. Die besten Resultate der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kondensatoren ergaben sich bei Ausschließungsfeuchtezuständen mit Isolationswerten von 100 MSG - uF (etwa 4,8 % Feuchte) bis 10 MS2 - uF (etwa 6,3 o/a Feuchte). Auch im Bereich bis 1 MQ - uF (ungefähr 7,7 % Feuchte) wurden noch ausgezeichnete Werte erhalten. Es besteht aber in diesem Bereich bereits die Gefahr, daß sich manche Kondensatoren beim Aufschließen infolge des erhöhten Reststromes wie Heißleiter erhitzen und zerstört werden.When using paper as the dielectric, the inventive favorable effect with an insulation value of about 1000 MQ - uF (about 3.3% Humidity) noticeable. However, the interval from 500 to 2 62 - uF is used to advantage. The best results of the capacitors produced by the method according to the invention resulted in exclusion moisture conditions with insulation values of 100 MSG - uF (approx. 4.8% moisture) to 10 MS2 - uF (approx. 6.3 o / a moisture). Also in the area up to 1 MQ - uF (approx. 7.7% moisture) excellent values were still obtained. In this area, however, there is already the risk that some capacitors will become when unlocking due to the increased residual current, heat like thermistors and destroy them will.
Obgleich Kunststoffkondensatoren zum Teil keiner Imprägnierung bedürfen, liegen die Verhältnisse sehr ähnlich wie bei Papier; und zwar bei jenen Kunststoffen, deren Feuchteaufnahmevermögen erheblich über 1,1/a. Wassergewicht/Dielektrikumgewicht liegt. Bei Zellulosederivaten, z. B. Zelluloseester, Zelluloseäther und Hydratzellulose, beträgt die Feuchteaufnahmefähigkeit ungefähr 2 bis 1011/o und mehr.Although some plastic capacitors do not require any impregnation, the situation is very similar to that of paper; namely with those plastics, their moisture absorption capacity considerably above 1.1 / a. Water weight / dielectric weight lies. In the case of cellulose derivatives, e.g. B. cellulose esters, cellulose ethers and hydrate cellulose, the moisture absorption capacity is about 2 to 1011 / o and more.
Bei durchgeführten Versuchen mit Acetylzellulose wurde das erfindungsgemäße Verfahren mit Vorteil bei Isolationswerten zwischen 200 und 5 MQ - uIZ angewandt.In experiments carried out with acetyl cellulose, the invention was Procedure used with advantage for insulation values between 200 and 5 MQ - uIZ.
Wesentlich für die Erfindung, die insbesondere für MP-Kondensatoren mit Belegungen aus vorzugsweise aufgedampftem Aluminium vorteilhaft ist, ist es, daß die Befeuchtung des Kondensatorkörpers in einem besonderen, zu einem gewünschten Feuchtigkeitsgehalt führenden Verfahrensschritt erfolgt und daß nach dem Regenerieren der Feuchtegehalt des Kondensatorkörpers durch Trocknen auf die gewünschten Werte herabgesetzt wird. Das Anfeuchten kann z. B. für eine große Zahl von Kondensatoren in einem Raum bestimmter relativer Feuchtigkeit erfolgen, wobei nach bestimmter Zeit oder von Zeit zu Zeit an dem Raum entnommenen Kondensatoren der Feuchtegehalt gemessen wird, der sich im Kondensator inzwischen eingestellt hat; ist der gewünschte Leitwert erreicht, dann können auch die übrigen Kondensatoren im Raum in der erfindungsgemäßen Weise aufgeschlossen werden, da anzunehmen ist, daß auch die nicht gemessenen Kondensatoren den ausreichenden Feuchtegehalt angenommen haben. Ebenso ist es von Bedeutung, daß Kondensatoren, die erfindungsgemäß aufgeschlossen wurden, nach dem Aufschließen zur Erzielung eines bestimmten Isolationswiderstandes weniger stark getrocknet werden müssen als Kondensatoren, die nicht in der angegebenen Weise aufgeschlossen worden sind bzw. bei gleich starker Trocknung einen höheren Isolationswiderstand besitzenEssential for the invention, especially for MP capacitors with coverings made of preferably vapor-deposited aluminum is advantageous, it is that the humidification of the condenser body in a particular, to a desired Moisture content leading process step takes place and that after regeneration the moisture content of the condenser body by drying to the desired values is reduced. The moistening can, for. B. for a large number of capacitors take place in a room with a certain relative humidity, after certain Time or from time to time on the condensers taken from the room the moisture content is measured, which is in the capacitor has since stopped; once the desired conductance has been reached, the remaining capacitors can also be used be unlocked in the room in the manner according to the invention, since it can be assumed that even the capacitors that were not measured assumed the sufficient moisture content to have. It is also important that capacitors that are unlocked according to the invention after unlocking to achieve a certain insulation resistance need to be dried less strongly than capacitors that are not in the specified Opened up in a way or a higher one with the same degree of drying Have insulation resistance
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