DE1191911B

DE1191911B - Elektrischer Kondensator mit ausbrennfaehigen Belegungen

Info

Publication number: DE1191911B
Application number: DEST14912A
Authority: DE
Inventors: Dr Gerhard Walter Heinz Helwig
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1959-03-21
Filing date: 1959-03-21
Publication date: 1965-04-29
Also published as: CH375449A

Description

Elektrischer Kondensator mit ausbrennfähigen Belegungen Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Kondensatoren, bei denen mindestens eine Belegung so dünn ist, daß sie bei einem Durchschlag um die Durchschlagstelle wegbrennt.
Es ist bereits bekannt, elektrische Kondensatoren mit ausbrennfähigen Belegungen mit einem Zusatzdielektrikum zu tränken. Außer bestimmten thermischen Eigenschaften, die eine Imprägnierung im Vakuum ermöglichen sollen, soll ein solches Zusatzdielektrikum eine möglichst hohe Dielektrizitätskonstante und einen kleinen Verlustfaktor haben.
Bisher wurden meist Wachse oder Öle als Tränkmittel für elektrische Kondensatoren verwendet. Diese haben zwar ziemlich geringe Verluste, jedoch ist auch deren Dielektrizitätskonstante verhältnismäßig niedrig. Es sind zwar Wachse mit höherer Dielektrizitätskonstante als Tränkmittel für selbstheilende Kondensatoren bereits bekannt. Solche Kondensatoren sind jedoch für Belastung mit Wechselspannung weniger geeignet, weil Wachse unvermeidlich Hohlräume im Dielektrikum bilden, in denen leicht Glimmentladungen auftreten.
Es gibt zwar auch flüssige Tränkmittel höherer Dielektrizitätskonstante, die jedoch ausnahmslos Halogene enthalten, z. B. die sogenannten Clophene. Diese sind jedoch für Kondensatoren mit ausbrennfähigen Belegungen nicht ohne weiteres geeignet, da sich bei Durchschlägen leicht Chlor oder Chlorwasserstoff abspaltet, der die dünne Belegung zerstört.
Es wurde nun gefunden, daß sich als Tränkmittel für elektrische Kondensatoren mit mindestens einer ausbrennfähigen Belegung besonders Ester von aliphatischen Alkoholen mit etwa 10 bis 14 Kohlenstoffatomen der Sebacinsäure und der Phthalsäure eignen.
Es ist zwar bereits bekannt, Ester der Sebacinsäure, wie Dibutylsebacat, Dimethylsebacat, Dibenzylsebacat und Ester der Phthalsäure, wie Phthalsäuredibutylester, -diamylester und -äthylester, als Tränkmittel für elektrische Kondensatoren zu verwenden. Es handelt sich hierbei um Ester von Alkoholen mit relativ wenigen Kohlenstoffatomen. Diese Tränkmittel wurden wegen ihrer günstigen elektrischen Eigenschaften bei hohen Frequenzen für Kondensatoren mit Metallfolien als Belegungen verwendet. Die elektrischen Eigenschaften von Kondensatoren mit solchen Tränkmitteln sind aber bei niedrigen Frequenzen wesentlich schlechter, insbesondere sind die Verluste solcher Kondensatoren so hoch, daß sie für die Anwendung in diesem Frequenzbereich wenig geeignet sind. Bei diesen bekannten Tränkmitteln wurde auch auf die Viskosität geachtet und die Lehre gegeben, nur Ester von einer Viskosität bis 100 Sayboltsekunden zu verwenden. Es kommen somit nur Ester niedriger Alkohole nach dieser Lehre in Frage, da bekanntlich die Viskosität mit der Zahl der Kohlenstoff atome ansteigt.
Es wurde nun erkannt, daß die Ester von aliphatischen Alkoholen mit etwa 10 bis 14 Kohlenstoffatomen der Sebacinsäure und der Phthalsäure bei niedrigen Frequenzen wesentlich niedrigere dielektrische Verluste ergeben, und sich insbesondere sehr gut als Tränkmittel für elektrische Kondensatoren mit ausbrennfähigen Belegungen eignen, da solche Kondensatoren sehr gute Ausbrenneigenschaften zeigen.
Als geeignete Tränkmittel haben sich Dilaurylsebacat und vor allem Dilaurylphthalat erwiesen. In den Figuren sind die vorteilhaften Eigenschaften der Tränkmittel gemäß der Erfindung, sowie der mit diesen getränkten Kondensatoren dargestellt.
In den F i g. 1 bis 3 beziehen sich die dargestellten Kurven auf folgende Tränkmittel: 1 a = Dibutylsebacat, 2 a = Dioctylsebacat, 2 b = Dioctylphthalat, 3 a = Didecylsebacat, 3 b = Didecylphthalat, 4 a = Dilaurylsebacat, 4 b = Dilaurylphthalat.
In F i g. 1 ist die Abhängigkeit des Verlustfaktors tan b (in 1/o) dieser Tränkmittel von der Temperatur bei 800 Hertz dargestellt. Wie aus der Figur entnommen werden kann, sinkt sowohl die Temperaturabhängigkeit des Verlustfaktors als auch dieser selbst mit steigender Kohlenstoffzahl des Alkylrestes. In F i g. 2 ist die Änderung der spezifischen Leitfähigkeit mit der Temperatur dargestellt. Es ergibt sich, daß die Leitfähigkeit mit zunehmender Kohlenstoffzahl im Alkylrest geringer wird.
Diese Verbesserungen der elektrischen Eigenschaften gehen aber mit einer geringen Verschlechterung der Dielektrizitätskonstante einher. In F i g. 3 ist die Temperaturabhängigkeit der Dielektrizitätskonstante dargestellt. Aus dieser Figur kann entnommen werden, daß die Dielektrizitätskonstante mit ansteigender Kohlenstoffzahl im Alkylrest im allgemeinen etwas abfällt.
In F i g. 4 ist die Abhängigkeit der Dielektrizitätskonstante bei + 50° C von der Anzahl der Kohlenstoffatome im Alkylrest dargestellt. Die mit a bezeichnete Kurve bezieht sich auf die Sebacate, und die mit b bezeichnete auf die Phthalate.
Die Abhängigkeit des Verlustfaktors und der spezifischen Leitfähigkeit bei ebenfalls + 50° C von der Anzahl der Kohlenstoffatome im Alkylrest ist in den F i g. 5 bzw. 6 dargestellt.
F i g. 7 zeigt die Abhängigkeit des Verlustfaktors bei 50 Hertz von Kondensatoren, die mit Dilaurylphthalat imprägniert worden sind. Die einzelnen Kurven gelten für verschiedene Temperaturen. Aus dem Verlauf der Kurven kann entnommen werden, daß der Verlustfaktor zwar mit der Temperatur ansteigt, jedoch z. B. bei +70°C noch unterhalb 0,6% bleibt. Der Verlustfaktor ist nur sehr wenig von der angelegten Spannung abhängig.
In F i g. 8 ist der Verlauf des Verlustfaktors von mit Dilaurylphthalat imprägnierten Kondensatoren mit der Temperatur für verschiedene Spannungen dargestellt. Im üblichen Temperaturbereich verlaufen die Kurven fast waagerecht, d. h. der Verlustfaktor ist von der Temperatur fast unabhängig.
Durch die Verwendung der Tränkmittel gemäß der Erfindung können elektrische Kondensatoren mit ausbrennfähigen Belegungen um etwa 15 bis 20 % verkleinert werden.
Die vorgeschlagenen Tränkmittel können sowohl einzeln als auch in Kombination miteinander oder mit anderen bekannten Tränkmitteln verwendet werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Elektrischer Kondensator mit mindestens einer ausbrennfähigen Belegung, der mit einem Zusatzdielektrikum getränkt ist, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß das Tränkmittel im wesentlichen aus Estern aliphatischer Alkohole mit etwa 10 bis 14 Kohlenstoffatomen der Sebacinsäure und/oder der Phthalsäure besteht.
2. Elektrischer Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tränkmittel im wesentlichen aus Dilaurylsebacat besteht.
3. Elektrischer Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tränkmittel im wesentlichen aus Dilaurylphthalat besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 602 332; deutsche Auslegeschriften Nr. 1022 694, 1031889; deutsche Patentanmeldung B 17422 VIII c/ 21 g (bekanntgemacht am 12. 3. 1953); britische Patentschriften Nr. 595 402, 596151; USA.-Patentschrift Nr. 2 550 452.