DE1292248B

DE1292248B - Process for the production of a static, regenerable capacitor with aluminum as the covering metal

Info

Publication number: DE1292248B
Application number: DE1959S0061418
Authority: DE
Inventors: Degenhart; Dipl-Phys Viktor
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1959-01-21
Filing date: 1959-01-21
Publication date: 1969-04-10

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines statischen, regenerierfähigen Kondensators mit Aluminium als Belagmetall, bei dem die die Beläge tragenden Dielektrikumbänder nach der Metallisierung der Einwirkung von Feuchtigkeit ausgesetzt und dann an Spannung gelegt werden.The invention relates to a method of making a static, regenerable condenser with aluminum as the covering metal, in which the dielectric bands supporting the coverings after the metallization of the action exposed to moisture and then put under tension.

Die Erfindung befaßt sich mit der Erhöhung der Sprühfestigkeit und der Isolationswerte von regenerierfähigen elektrischen Kondensatoren.The invention is concerned with increasing spray resistance and the insulation values of regenerative electrical capacitors.

Bei dem Aufdampfen von Metallbelegungen auf dielektrische Träger im Vakuum stört das Eindringen von Metall in Poren und Löcher der Trägerunterlage. Die so entstehenden Metallspitzen führen im Betrieb zu Durchschlägen, bedingen Sprüherscheinungen bei relativ niederen Spannungen und erhöhen dadurch die dielektrischen Verluste. Es ist bekannt, diese unerwünschten Metallspitzen durch regenerierende Durchschläge zu beseitigen. Diese Maßnahme führt im allgemeinen zu brauchbaren Ergebnissen. Es bestehen jedoch noch folgende Mängel: Durch sehr zahlreiche und zum Teil besonders energiereiche Durchschläge entstehen 1. an der Durchschlagstelle große Ausbrennhöfe, die mit einem merklichen Kapazitätsschwund verbunden sind, 2. im Ausbrennkanal verkohlte Stellen und chemische Umsetzungsprodukte, die im wesentlichen für eine Erhöhung der dielektrischen Verluste verantwortlich sind.During the vapor deposition of metal coatings on dielectric carriers in Vacuum interferes with the penetration of metal into pores and holes in the substrate. The resulting metal tips lead to breakdowns during operation and cause spray phenomena at relatively low voltages and thereby increase the dielectric losses. It is known that these unwanted metal spikes are caused by regenerative breakdowns to eliminate. This measure generally leads to useful results. It However, there are still the following shortcomings: By very numerous and in some cases special high-energy breakthroughs occur 1. at the point of breakthrough, large burnout zones, which are associated with a noticeable loss of capacity, 2. charred in the burnout channel Make and chemical reaction products that are essentially responsible for an increase the dielectric losses are responsible.

überdies stellt man nach dem Regenerierprozeß häufig eine Senkung der Sprüheinsatzspannung fest. Aus der deutschen Patentschrift 695 509 ist ein anderes Verfahren zum Ausheilen eines regenerierfähigen Kondensators bekannt. Es werden dabei ebenfalls durch einen Aufschließprozeß unter Benutzung der Elektrolyse im fertiggestellten Kondensator vorhandene Kurzschlüsse und leitende Brücken beseitigt. Zu diesem Zweck wird der Kondensator mit Stoffen imprägniert, welche einen ohmschen Widerstand von etwa 1012 bis 101s O/cms bei Raumtemperatur besitzen, der mit steigender Temperatur geringer wird. Nach der Imprägnierung wird der Kondensator unter Einwirkung erhöhter Temperatur an eine Gleichspannung gelegt. Es fließt dabei auf elektrolytischem Wege über das Imprägniermittel im Bereich der Schwachstellen im Dielektrikum ein Strom von einer Metallbelegung zur anderen. An den Stellen des Stromflusses baut der Strom bei seinem Austritt aus den Belegungen das Metall der Belegung ab. Da es sich demnach auch hier um einen Ausheil- bzw. Aufschließprozeß handelt, ergibt sich durch den Verlust von aktivem Belegungsmetall eine Verminderung der Kapazität des Kondensators. Das die elektrolytische Leitfähigkeit unterstützende Imprägniermittel verbleibt im Kondensator und wirkt sich dabei, insbesondere bei erhöhter Temperatur, nachteilig auf den Verlustfaktor des Kondensators aus.In addition, a reduction is often made after the regeneration process the spray start voltage. Another is from the German patent specification 695 509 Method for healing a regenerable capacitor is known. It will also by a digestion process using electrolysis in the Completed capacitor eliminated existing short circuits and conductive bridges. For this purpose, the capacitor is impregnated with substances that are ohmic Have a resistance of about 1012 to 101s O / cms at room temperature, with increasing Temperature gets lower. After the impregnation, the capacitor is exposed raised temperature applied to a DC voltage. It flows electrolytically Ways through the impregnation agent in the area of the weak points in the dielectric Electricity from one metal coating to another. Builds at the points of current flow the current removes the metal of the occupancy when it emerges from the occupancy. There accordingly, this is also a healing or unlocking process The loss of active covering metal leads to a reduction in capacity of the capacitor. The impregnating agent that supports electrolytic conductivity remains in the condenser and has an effect, especially at elevated temperatures, adversely affect the loss factor of the capacitor.

Demgegenüber will die Erfindung eine Erhöhung der Sprühfestigkeit und der Isolationswerte eines regenerierenden Kondensators erreichen, ohne dabei Kapazitätsverluste und eine Beeinträchtigung des Verlustfaktors in Kauf zu nehmen.In contrast, the invention aims to increase the spray resistance and achieve the insulation values of a regenerating capacitor without doing so Loss of capacity and an impairment of the loss factor have to be accepted.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei dem eingangs vorgeschlagenen Verfahren erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Dielektrikumsbänder so lange mit Feuchtigkeit, die einer relativen Luftfeuchtigkeit von 60 bis 90'1/o entspricht, behandelt werden, bis der Feuchtegleichgewichtszustand erreicht ist, und daß dann eine unterhalb der Durchschlagsspannung liegende Spannung so lange an den Kondensatoren gelegt wird, bis die Spitzen der Beläge ganz oder zum Teil in nichtleitende Umsetzungsprodukte umgewandelt sind.To solve this problem, the method proposed at the beginning proposed according to the invention that the dielectric strips so long with moisture, which corresponds to a relative humidity of 60 to 90'1 / o are treated, until the moisture equilibrium state is reached, and that then one below the Breakdown voltage is applied to the capacitors for as long as until the peaks of the deposits are completely or partially converted into non-conductive conversion products are converted.

Damit sind die oben angeführten Mängel, die nach den regenerierenden Durchschlägen auftreten, vermieden, da die Metallspitzen ohne Schädigung des Dielektrikums oder der Beläge ganz oder zum Teil beseitigt werden.Thus, the defects listed above, which are after the regenerative Breakdowns occur, avoided because the metal tips without damaging the dielectric or the deposits are completely or partially removed.

In dem deutschen Patent 1133 468 wird vorgeschlagen, die Kondensatoren der Einwirkung von Feuchtigkeit auszusetzen und dann in herkömmlicher Weise an Spannung zu legen und aufzuschließen. Durch die Feuchtebehandlung wird die Durchschlagsspannung herabgesetzt, so daß die aufzuschließenden Durchschläge, mit welchen Metallisierungsspitzen im Dielektrikum beseitigt werden, bei niedrigeren Ausbrennspannungen stattfinden.In the German patent 1133 468 it is proposed that the capacitors exposure to moisture and then to tension in a conventional manner to lay and unlock. The breakdown voltage is increased by the moisture treatment reduced, so that the breakthroughs to be opened, with which metallization tips be eliminated in the dielectric, take place at lower burnout voltages.

Demgegenüber finden bei der Erfindung keine Durchschläge statt. Am Kondensator liegt eine Spannung, welche. unterhalb der Durchschlagsspannung liegt.In contrast, there are no breakdowns in the invention. At the Capacitor has a voltage, which. is below the breakdown voltage.

Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag handelt es sich um eine Art »Formierprozeß«, wie er bei Elektrolytkondensatoren zur Bildung und Aufrechterhaltung der Isolationsschicht im Betrieb Anwendung findet.The proposal according to the invention is a kind of "forming process", as is the case with electrolytic capacitors for the formation and maintenance of the insulation layer is used in operation.

Zur Herstellung eines Kondensators gemäß der Erfindung sind verschiedene Verfahren möglich: Man kann z. B. den Rohwickel, dessen Dielektrikum aus Papier oder Kunststoff besteht, der Einwirkung von Feuchtigkeit aussetzen und danach eine unterhalb der Durchschlagsspannung liegende Spannung so lange an den Kondensator legen und gegebenenfalls mehrmals umpolen, bis die Spitzen der Beläge ganz oder teilweise in nichtleitende Umsetzungsprodukte umgewandelt sind.Various methods are used to manufacture a capacitor according to the invention Procedure possible: You can z. B. the raw winding, the dielectric of which is made of paper or plastic, expose to the action of moisture and then a voltage that is below the breakdown voltage to the capacitor and if necessary reverse the polarity several times until the tips of the rubbers are completely or are partially converted into non-conductive conversion products.

Nach Erreichen des Feuchtegleichgewichtszustandes wird der Wickel an eine Spannung, z. B. an eine Gleichspannung, gelegt, die niedriger als die Durchschlagsspannung des Kondensators ist und die während des »Formierprozesses« zweckmäßig mehrmals (z. B. 4mal) umgepolt wird, sofern es sich um Gleichspannung handelt. Die Dauer des Formierprozesses richtet sich nach der Dicke des Dielektrikums, der Feldstärke und der Papierfeuchte. Bei 26 #t Elektrikumsdicke, 8,5 V/!in Feldstärke und 706/o relativer Luftfeuchte wurden etwa -10 Stünden zur Erreichung befriedigender Ergebnisse benötigt. Bei 9 w Dielektrikumsstärke, 9,5 V/Rrn Feldstärke und 70 6/o relativer Luftfeuchte betrug der Zeitaufwand nur noch 1 Stunde.After the moisture equilibrium has been reached, the roll becomes to a voltage, e.g. B. to a DC voltage, which is lower than the breakdown voltage of the capacitor and that is useful several times during the "forming process" (e.g. 4 times) polarity is reversed, provided that it is a direct voltage. The duration of the forming process depends on the thickness of the dielectric, the field strength and the paper moisture. At 26 #t electrical thickness, 8.5 V /! In field strength and 706 / o relative humidity were about -10 hours to achieve satisfactory results needed. At 9 w dielectric strength, 9.5 V / Rrn field strength and 70 6 / o relative Humidity, the time required was only 1 hour.

Das beschriebene Verfahren darf natürlich nicht so lange durchgeführt werden, bis der aufgedampfte Metallbelag durch die Formierung störend abgebaut würde.The procedure described must of course not be carried out for so long until the vapor-deposited metal coating would be disruptively degraded by the formation.

F i g. 1 stellt schematisch einen mit einer Metallbelegung a bedampften Träger b dar. An den untersten Enden der Metallspitzen 1, 2, 3, 4 werden sich die Stellen mit größter Feldstärke ausbilden. Je länger eine Metallspitze ist, desto größer wird die an ihrem unteren Ende auftretende Feldstärke sein, d. h., die Metallspitzen werden ungefähr gleich schnell umgewandelt. Ist das Stadium, das in F i g. 2 dargestellt ist, erreicht, bei dem die schädlichen Metallspitzen bis auf die abgerundeten Stellen 1, 2, 3, 4 abgetragen sind, so ist das Verfahren zu beenden. Die so behandelten Kondensatoren zeigen im fertigen Zustand eine um den Faktor 2 höhere Sprüheinsatzspannung und einen um 20 % niedrigeren Verlustfaktor als die nach dem üblichen Verfahren der Regenerierung hergestellten Kondensatoren.F i g. 1 shows schematically a vapor-deposited with a metal coating a Carrier b represents. At the lowermost ends of the metal tips 1, 2, 3, 4 are the Train places with the greatest field strength. The longer a metal tip, the longer it is the field strength occurring at its lower end will be greater, i.e. i.e., the metal tips are converted at about the same speed. Is the stage shown in FIG. 2 shown is reached, in which the harmful metal tips down to the rounded points 1, 2, 3, 4 have been removed, the procedure must be terminated. the so treated capacitors show a factor 2 higher in the finished state Spray start voltage and a 20% lower loss factor than that after conventional methods of regeneration produced capacitors.

Bei Verwendung von Wechselspannung für das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die schwächere »Formierwirkung« eine längere Zeit zur Durchführung des Verfahrens benötigt.When using alternating voltage for the method according to the invention Due to the weaker "forming effect", it takes a longer time to carry out the Procedure required.

Als gegebenenfalls notwendig hat sich erwiesen, Kurzschlußstellen im Kondensatorwickel zunächst durch das bekannte Verfahren der Regenerierung auszuheilen und dann erst die Spannung dem Verfahren der Erfindung gemäß in das durchschlagsfreie Feldstärkegebiet zu senken, weil sonst die erfindungsgemäße Behandlung nicht anwendbar ist.Short-circuit points have proven to be necessary if necessary first to heal in the capacitor winding using the known regeneration process and only then the voltage according to the method of the invention into the puncture-free To reduce the field strength area, because otherwise the treatment according to the invention cannot be used is.

Claims

Claims: 1. Process for the production of a static, regenerable Capacitor with aluminum as the covering metal, in which the dielectric bands supporting the covering after metallization exposed to the action of moisture and then to tension be laid, d u r c h e -k e n n n z e i c h n e t that the dielectric bands so long with humidity that corresponds to a relative humidity of 60 to 90%, be treated until the moisture equilibrium state is reached, and that then a voltage below the breakdown voltage is applied to the capacitor for so long is placed until the tips of the deposits wholly or partly in non-conductive conversion products are converted.

2. The method according to claim 1, characterized in that at Using direct voltage, the polarity of the voltage is reversed several times.

3. Procedure according to claim 1 or 2, characterized in that short-circuit points initially through common regeneration breakthroughs are eliminated.