DE1177744B - Method to reduce the voltage dependency of the dissipation factor of metal paper capacitors - Google Patents
Method to reduce the voltage dependency of the dissipation factor of metal paper capacitorsInfo
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Description
Verfahren zur Herabsetzung der Spannungsabhängigkeit des Verlustfaktors von Metallpapierkondensatoren Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herabsetzung der Spannungsabhängigkeit des Verlustfaktors von Metallpapierkondensatoren, die mit einem flüssigen synthetischen Tränkmittel getränkt sind.Procedure for reducing the voltage dependency of the dissipation factor of Metal Paper Capacitors The invention relates to a method of degradation the voltage dependence of the dissipation factor of metal paper capacitors that are impregnated with a liquid synthetic impregnating agent.
Bekanntlich werden solche Kondensatoren als Metallpapierkondensatoren bezeichnet, bei denen mindestens eine Belegung in dünner Schicht auf ein Papierband aufgebracht ist. Die Belegungsschicht kann beispielsweise durch Aufdampfen im Vakuum oder auf eine andere Weise hergestellt sein. In vielen Fällen wird die Metallschicht so dünn gewählt, daß der Kondensator selbstheilend ist. Die zu einem Wickel aufgerollten metallisierten Bänder werden nach einem Trocknungsprozeß mit einem Zusatzdielektrikum getränkt und danach in eine geeignete Umhüllung, z. B. in einen Metallbecher, eingebaut.It is well known that such capacitors are called metal-paper capacitors denotes in which at least one assignment in a thin layer on a paper tape is upset. The covering layer can, for example, by vapor deposition in a vacuum or manufactured in some other way. In many cases the metal layer will be chosen so thin that the capacitor is self-healing. The rolled up in a wrap metallized tapes are after a drying process with an additional dielectric soaked and then in a suitable envelope, for. B. built into a metal cup.
Nach der Fertigstellung des Kondensators wird dieser gewöhnlich einer sogenannten künstlichen Alterung unterworfen, bei der durch Anlegen verschiedener Spannungen die schwachen Dielektrikumsstellen ausgebrannt werden. Für diesen Zweck ist die Verwendung elektrischer Stromstöße, z. B. in Form von Wechselströmen oder Kondensatorentladungen, bekanntgeworden. Auch hat man in diesem Zusammenhang empfohlen, das Ausbrennen bei erhöhter Temperatur vorzunehmen. Auf diese Weise wird eine Verbesserung des Isolationswertes, insbesondere auch eine Verbesserung des Verlustfaktors des Kondensators erzielt. Es ist ferner bekanntgeworden, Kondensatoren mit Tränkmitteln, wie Rizinusöl, Bienenwachs od. dgl., auf elektrischem Wege durch Anlegen einer Gleichspannung »auszuheilen«. Hierbei baut der elektrische Strom, der durch das Tränkmittel fließt, Teile der metallischen Belegung ab, so daß der isolierende Abstand zwischen den Metallbelegungen vergrößert wird.After the capacitor is completed, it usually becomes one subject to so-called artificial aging, by applying different Tensions the weak dielectric points are burned out. For this purpose is the use of electrical surges, e.g. B. in the form of alternating currents or Capacitor discharges became known. It has also been recommended in this context that to burn out at an elevated temperature. This way there will be an improvement the insulation value, in particular an improvement in the loss factor of the Capacitor achieved. It has also become known to use capacitors with impregnating agents, such as castor oil, beeswax or the like, electrically by applying a direct voltage "To heal". The electrical current that flows through the impregnating agent builds up Parts of the metallic covering, so that the insulating distance between the Metal deposits is enlarged.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Spannungsabhängigkeit des Verlustfaktors von Metallpapierkondensatoren zu verbessern, die mit einem flüssigen synthetischen Tränkmittel getränkt sind. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Kondensator nach seiner Fertigstellung bei erhöhter Temperatur an eine oberhalb der Nennspannung liegende, jedoch noch keine Durchschläge im Kondensator erzeugende Wechselspannung über längere Zeit, etwa über 200 bis 500 Stunden, gelegt wird.The object of the invention is to determine the voltage dependency of the loss factor of metal paper capacitors to improve those with a liquid synthetic Impregnating agents are soaked. This object is achieved according to the invention by that the capacitor after its completion at an elevated temperature to an above the nominal voltage, but not yet generating any breakdowns in the capacitor AC voltage is applied over a longer period of time, approximately over 200 to 500 hours.
Es wird vermutet, daß auf diesem Wege eine Verhärtung bzw. Verharzung des Tränkmittels in der Umgebung der beim Metallisieren des Papiers in dieses eindringenden Spitzen der metallischen Belegungen eintritt, was eine Herabsetzung der Spannungsabhängigkeit des Verlustfaktors zur Folge hat.It is assumed that hardening or resinification occurs in this way of the impregnating agent in the vicinity of the penetrating into the paper when it is metallized Peaks of the metallic coatings occur, which reduces the voltage dependence of the loss factor.
Für das Verfahren gemäß der Erfindung kommen Temperaturen bis zur höchsten zulässigen Betriebstemperatur des Kondensators in Frage. Die Höhe der angelegten Wechselspannung bewegt sich zwischen Nennspannung und 1,5facher Nennspannung des Kondensators.For the process according to the invention, temperatures come up to highest permissible operating temperature of the capacitor in question. The amount of applied AC voltage ranges between the nominal voltage and 1.5 times the nominal voltage of the Capacitor.
Vor der Behandlung gemäß der Erfindung werden zweckmäßig die schwachen Dielektrikumsstellen in an sich bekannter Weise durch Anlegen einer höheren Spannung, die bis zu 1,5facher Spitzenspannung des Kondensators betragen kann, ausgebrannt.Before the treatment according to the invention, the weak ones are expedient Dielectric locations in a manner known per se by applying a higher voltage, which can be up to 1.5 times the peak voltage of the capacitor, burned out.
Besonders vorteilhaft wirkt sich das Verfahren gemäß der Erfindung bei Kondensatoren aus, deren synthetisches Tränkmittel ein polymerer Kohlenwasserstoff, wie z. B. Polyisobutylen, ist. In vielen Fällen ist es vorteilhaft, wenn das Zusatzdielektrikum noch Zusätze enthält, die einerseits eine Gas-; bildung im Dielektrikum verhindern, andererseits den Polymerisationsgrad des Dielektrikums stabilisieren. Als Zusatz kommt z. B. Tetrahydronaphthalin oder x-Methylnaphthalin und/oder Benzil in Frage.The method according to the invention is particularly advantageous in the case of capacitors whose synthetic impregnating agent is a polymeric hydrocarbon, such as B. polyisobutylene. In many cases it is advantageous if the additional dielectric still contains additives that are on the one hand a gas; prevent formation in the dielectric, on the other hand, stabilize the degree of polymerization of the dielectric. Additionally comes z. B. tetrahydronaphthalene or x-methylnaphthalene and / or benzil in question.
Die Erwärmung des Kondensators während der Wechselstrombehandlung kann in beliebiger Weise erfolgen. Zweckmäßig werden die Kondensatoren in einem geeigneten Luftbad, z. B. in einem Wärmeschrank, auf die erforderliche Temperatur gebracht und auf dieser Temperatur während der Behandlungsdauer gehalten.The heating of the capacitor during AC treatment can be done in any way. The capacitors are useful in one suitable air bath, e.g. B. in a heating cabinet, to the required temperature brought and kept at this temperature during the treatment period.
Die Behandlungsdauer richtet sich nach der angelegten Spannung und der angewandten Temperatur. Je höher Temperatur und Spannung sind, desto kürzer ist die erforderliche Behandlungszeit. In manchen Fällen kann jedoch eine längere Behandlung bei niedrigerer Temperatur zweckmäßiger sein. An Hand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel für das Verfahren gemäß der Erfindung näher erläutert werden: Es wurden mehrere Metallpapierkondensatoren mit Polyisobutylen als Zusatzdielektrikum getränkt, das 20,/o Zusätze zur Polymerisationsstabilisierung und Gasungsverhinderung enthielt. Die Wickel waren in der bekannten Weise in ein Aluminiumgehäuse eingebaut.The duration of treatment depends on the applied voltage and the applied temperature. The higher the temperature and voltage, the shorter is the required treatment time. In some cases, however, a longer Treatment at lower temperature may be more appropriate. Based the drawing is intended to illustrate an embodiment of the method according to the invention To be explained in more detail: There were several metal paper capacitors with polyisobutylene impregnated as an additional dielectric, the 20, / o additives for polymerization stabilization and gassing prevention. The wraps were in a known manner Built-in aluminum housing.
Die fertigen Kondensatoren wurden dann 500 Stunden lang bei +85=' C an die 1,4fache Nennspannung gelegt. Die Verbesserung der elektrischen Werte, die hierbei in Vergleich zum bisherigen Entwicklungsstand erzielt wurde, geht aus den F i g. 1 bis 4 hervor.The finished capacitors were then used for 500 hours at + 85 = ' C applied to 1.4 times the nominal voltage. The improvement of the electrical values, which was achieved here in comparison to the previous state of development, goes out the F i g. 1 to 4.
In F i g. 1 ist die Abhängigkeit des Verlustfaktors von der angelegten Spannung bei einem nicht nach der Erfindung behandelten Kondensator dargestellt. Die einzelnen Kurven gelten für verschiedene Temperaturen. Aus der Figur ist zu ersehen, daß der Verlustfaktor bei allen Temperaturen von Nennspannung an aufwärts ansteigt.In Fig. 1 is the dependence of the loss factor on the applied Voltage shown in a capacitor not treated according to the invention. The individual curves apply to different temperatures. The figure is closed see that the dissipation factor at all temperatures from rated voltage upwards increases.
In F i g. 2 sind die gleichen Kurven für die Kondensatoren nach der Behandlung gemäß der Erfindung dargestellt. Aus der Figur kann entnommen werden, daß bei Nennspannung bzw. noch weit über Nennspannung der Verlustfaktor nicht oder fast nicht ansteigt und die Temperaturabhängigkeit des Verlustfaktors bei 1,5facher Nennspannung wesentlich geringer ist als vor der Behandlung.In Fig. 2 are the same curves for the capacitors according to the Treatment according to the invention shown. From the figure it can be seen that at nominal voltage or still far above nominal voltage the loss factor is not or almost does not increase and the temperature dependence of the loss factor is 1.5 times Nominal voltage is much lower than before the treatment.
In F i g. 3 und 4 ist die Abhängigkeit des Verlustfaktors von der Temperatur bei verschiedenen Spannungen dargestellt. Wie aus F i g. 3 entnommen werden kann, nehmen Spannungsabhängigkeit und Absolutwerte des Verlustfaktors bei Kondensatoren vor der Behandlung mit steigenden Temperaturen, etwa von Raumtemperatur ab, laufend zu. Dadurch resuliert bei hohen Spannungen und Temperaturen ein entsprechend hoher Verlustfaktor, der im Kondensator eine beträchtliche Übertemperatur verursachen und im ungünstigen Falle zu einer thermischen Labilität führen kann.In Fig. 3 and 4 is the dependence of the loss factor on the Temperature shown at different voltages. As shown in FIG. 3 taken voltage dependence and absolute values of the dissipation factor increase Capacitors before treatment with increasing temperatures, approximately from room temperature from, continuously to. This results in a corresponding effect at high voltages and temperatures high dissipation factor, which cause a considerable overtemperature in the capacitor and in the worst case can lead to thermal instability.
In F i g. 4 ist die Abhängigkeit des Verlustfaktors von der Temperatur für nach dem Verfahren gemäß der Erfindung behandelte Kondensatoren aufgetragen. Man kann ohne weiteres erkennen, daß die Kurven für alle Spannungen sehr nahe beieinanderliegen, d. h. daß analog F i g. 2 der Verlustfaktor praktisch spannungsunabhängig geworden ist und etwa den Verlauf der 100-Volt-Kurve in F i g. 3 zeigt. Dies bedeutet aber, daß im Gegensatz zu dem Verhalten der Kondensatoren vor der Behandlung der Verlustfaktor bei höheren Temperaturen und Spannungen wesentlich kleiner ist und sich dadurch im Betrieb geringere Übertemperaturen einstellen. Auch ist nicht mehr zu befürchten, daß eine thermische Labilität auftritt. Durch das Verfahren gemäß der Erfindung wird also die thermische Belastung des Kondensators wesentlich herabgesetzt und somit die Lebensdauer desselben erhöht.In Fig. 4 is the dependence of the dissipation factor on the temperature applied to capacitors treated by the method according to the invention. One can easily see that the curves for all stresses are very close to one another, d. H. that analogously to F i g. 2 the loss factor has become practically independent of voltage and approximately the course of the 100 volt curve in FIG. 3 shows. But this means that in contrast to the behavior of the capacitors before the treatment of the dissipation factor at higher temperatures and voltages is much smaller and thereby Set lower excess temperatures during operation. There is also no longer any fear that thermal instability occurs. By the method according to the invention so the thermal load on the capacitor is significantly reduced and thus increasing the service life of the same.
Die Werte für den Verlustfaktor in den F i g. 1 bis 4 gelten für eine Frequenz von 50 Hz und wurden an Kondensatoren gemessen, die für eine Nennwechselspannung von 220 Volt bemessen waren.The values for the loss factor in FIGS. 1 to 4 apply to one Frequency of 50 Hz and were measured on capacitors for a nominal alternating voltage rated at 220 volts.
Claims (5)
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Citations (3)
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| DE630700C (en) * | 1929-07-26 | 1936-06-04 | Telefunken Gmbh | Process for the production of wound capacitors with higher dielectric strength |
| DE695509C (en) * | 1935-03-05 | 1940-08-27 | Bosch Gmbh Robert | Method for curing electrostatic capacitors |
| DE943141C (en) * | 1941-07-16 | 1956-05-09 | Siemens Ag | Process for the artificial aging of so-called metal paper capacitors |
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1957
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