DE1640188B2 - Elektrischer Kondensator - Google Patents
Elektrischer KondensatorInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Kondensator mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse
angeordneten Kondensatorelement, das mindestens ein Paar Beläge aufweist und wenigstens
einen dielektrischen Polypropylenfilm-Abstandshalter zwischen den Belägen, wobei das Kondensatorelement
mit dielektrischer Flüssigkeit imprägniert ist. Die heutigen elektrischen Geräte werden immer
komplizierter und leistungsfähiger. Daher müssen auch an die Kondensatoren in solchen elektrischen
Geräten immer höhere Anforderungen gestellt werden. So besteht beispielsweise ein Bedarf an Kondensatoren,
die höheren Leistungen gewachsen sind, aber trotzdem kleiner und billiger als die bisher bekannten
Kondensatoren sein sollen. Kondensatoren, insbesondere Wechselstromkondensatoren mit höheren
Durchschlagsfeldstärkcn sowie höheren Koronazünd- und Löschspannungen, sind besonders deswegen
erwünscht, weil solche Kondensatoren viele Schwierigkeiten bei der Auslegung und dem Betrieb von
lektrischen Geräten überwinden helfen und in ielem den Betrieb bereits vorhandener Geräte zuverlässiger
gestalten.
So ist aus der französischen Patentschrift 1 409051
sin Kondensatorelement mit einem Paar von Belägen ind einem zwischen den Belägen angeordneten
iCunststoffilm-Abstandshalter mit glatter Oberfläche
bekannt. Der Kunststoffilm-Abstandsnalter, der neben einer Vielzahl von Kunststoffen auch aus Polypropylen
bestehen kann, weist jedoch an seiner Oberfläche zwischen den metallischen Belägen und dem
Kunststoffilm eine Schicht eines festen pulverförmigen dielektrischen Materials auf, um dadurch die
Adhäsion des Kunststoff Um-Abstandshalters an den
metallischen Belägen zu verhindern. Außerdem findet bei diesem bekannten Kondensator lediglich eine
Imprägnierung des pulverförmigen dielektrischen Materials mit einer dielektrischen Flüssigkeit statt,
die neben vielen anderen auch eine halogenierte aromatische Verbindung sein kann. Durch diese Art der
Imprägnierung werden z. B. Spannungen, bei denen die Koronaentladung beginnt, nur unwesentlich von
500 auf 600 V und in Ausnahmefällen auf 700 V erhöht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kondensator zu schaffen, der eine hohe Durchschlagsfestigkeit
aufweist. Die Koronazünd- und Löschspannungen dieses Kondensators sollen sehr hoch sein. Weiterhin soll der Kondensator vin Dielektrikum
mit einem niedrigen Verlustfaktor aufweisen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein Wechselstromkondensator für hohe Spannungen, der pro
Volumeinheit eine größere Kapazität a!« bisher bekannte
Kondensatoren aufweist. Dieser Kondensator soll eine feste dielektrische Zwischenschicht aufweisen,
die besonders dünn ist, jedoch hohe.. Wechselspannungsbeanspruchungen
standhalten kann.
Erfindungsgemäß werden die gestellten Aufgaben bei einem Kondensator der eingangs genannten Art
dadurch gelöst, daß
a) die dielektrische Flüssigkeit im wesentlichen ein chloriertes Diphenyl ist,
b) der Polypropylenfilm mit dem chlorierten Diphenyl in einem solchen Ausmaß imprägniert
ist, welches durch eine hohe, oberhalb der maximalen Nennwechsehpannung für das Konaensatorclement
liegende Koronazündspannung im Bereich von etwa 750 bis 3000 V, gemessen bei Raumtemperatur, charakterisiert wird, und
c) der Polypropylenfilm ausreichend dünn ist, um bei einer maximalen Nennwechselspannung eine
elektrische Feldstärke von mehr als 30 V pro um an dem Polypropylenfilm za ergeben.
Dieser Kondensator hat z. B. gegenüber dem aus der französischen Patentschrift 1409 051 bekannten
Kondensator den Vorteil, daß bei ihm Koronazündspannungen bis zu 3000 7 erhalten werden können.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Kondensators nach der Erfindung ist der bzw. sind
die Polypropyleniilme biaxial orientiert. Die dielektrische Flüssigkeit kann auch eine Mischung aus
einem chlorierten Diphenyl und einem oder mehreren anderen Imprägnierungsmitteln enthalten. Vorteilhaft
enthält die dielektrische Flüssigkeit neben einein ch'.c-ierten Diphenyl noch einen Stabilisatorzusatz,
der vorzugsweise ein Epoxyd, wie Dipentendioxyd oder l-Epoxyäthyl-S^-epoxycyclohexan, ist.
Neben dem Polypropylenfilm kann der dielektrische Abstandshalter des Kondensators nach der vorliegenden
Erfindung in besonderen Ausführungsformen noch weitere Teile aufweisen. So kann der PoIypropylenfilm
zwischen zwei Blättern eines porösen dielektrischen Materials angeordnet sein. Der Kondensator
kann aber auch ein Paar imprägnierter Polypropylen-Abstandshalter benachbart zu den Belägen
aufweisen, wobei zwischen den Polypropylenfilm-Abstandshaltern
ein Blatt eines porösen dielektrischen Materials angeordnet ist. Auch kann der dielektrische Abstandshalter einen Polypropylenfilm
und hieran angrenzend mindestens ein Blatt aus einem porösen dielektrischen Material aufweisen,
wobei eine Oberfläche des Films an eine Oberfläche angrenzt, die nicht eine Oberfläche eines porösen
Dielektrikums ist. Schließlich kann der dielektrische Abstandshalter auch zwei benachbarte Polypropylenfilme
aufweisen, von denen einer mit einer Oberfläche an ein poröses dielektrisches Material angrenzt.
Auch ist es möglich, daß der Abstandshalter im wesentlichen aus einem Paar benachbarter Polypropylenfilme
zwischen den Belägen besteht.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung eines Kondensators mit geringem Verlustfaktor
und langer Lebensdauer gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei ein Kondensatorwickel,
der abwechselnd aus einem Belagmaterial und mindestens einem Polyolefinharzfilm zusammengesetzt
ist, gerollt wird und der Wickel in ein Gehäuse eingesetzt, das Gehäuse evakuiert und der Wickel mit
einer dielektrischen Flüssigkeit getränkt wird. Erfindungsgemäß ist das Polyolefinharz Polypropylen
und die dielektrische Flüssigkeit im wesentlichen eine chlorierte Diphenylverbindung. Zur Durchführung
des Verfahrens nach der Erfindung wird der Wickel auf eine Temperatur von etwa 65 bis 100° C gebracht,
und diese Temperatur hält man für einen
ausreichenden Zeitraum aufrecht, um eine im wesentliehen vollständige Imprägnierung des Polypropylens
zu erhalten, woraufhin man die Temperatur verringert. Die Wärmebehandlung kann man durchführen,
bevor oder nachdem das Gehäuse abgedichtet ist. Bei diesem Verfahren ist die Temperatur von etwa 65
bis 100cC für einen so ausreichenden Zeitraum
aufrechtzuerhalten, daß man einen Gleichgewichtszustand der Polypropylenlösung in dem Chiordiphenyl
erhält und daß das Polypropylen im wesentlichen vollständig imprägniert wird.
Im folgenden soll die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen im einzelnen beschrieben
werden.
Im einzelnen zeigt
Fig. 1 einen vergrößerten Querschnitt eines praktisch
vollständig imprägnierten dielektrischen Polypropylenfilm-Abstandshalters
für Kondensatoren,
F i g. 2 eine perspektivische Ansicht eines teilweise aufgewickelten Kondensatorwickels,
F i g. 3 einen vollständigen Kondensator, der einen Wickelkern nach F i g. 2 und ein Gehäuse aufweist,
F i g. 4 einen Querschnitt durch einen Teil eines
Kondensators, der als Bestandteil des dielektrischen Abstandshalter eine imprägnierte Polypropylenfolie
aufweist,
Fig. 5 einen Querschnitt durch einen Teil eines anderen Kondensators, der als Bestandteil des dielektrischen
Abstandshalters zwei imprägnierte PoIypropylenfolien aufweist,
F i g. 6 einen Querschnitt durch einen Teil eines brauchbar sind, kann man das Polypropylen walzen,
weiteren Kondensators, dessen dielektrischer Ab- pressen oder extrudieren. Man kann die Filme aber
standshalter eine verhältnismäßig dicke imprägnierte auch aus einem Lösungsmittel oder durch Gießen
Polypropylenfolie aufweist, aus einer Schmelze gewinnen.
Fig. 7 einen Querschnitt durch einen Teil eines 5 Die Polypropylenfilme sollten möglichst wenig
abgewandelten Kondensators, der wie der in F i g. 6 Fremdstoffe beinhalten, die den Verlustfaktor des
aufgezeigte Kondensator aufgebaut ist, aber als fertigen Dielektrikums beeinträchtigen kennten.
Bestandteil des dielektrischen Abstandshalters zwei Fremdstoffe oder Verunreinigungen können nach
imprägnierte Polypropylenfolien aufweist, außen an den Filmen haftende Materialien sein, die
F i g. 8 einen Querschnitt durch einen Teil eine«; io bei der Herstellung der Filme aufgenommen wurden.
Kondensators, bei dem der dielektrische Abstands- Auch Katalysatorsubstanzen können zu diesen Verhalter
ausschließlich aus t'ner imprägnierten Poly- unreinigungen zählen. Diese Verunreinigungen könpropylenfolie
besteht. nen beispielsweise dadurch aus dem Polypropylen
In der F i g. 1 ist ein dielektrischer Abstandshalter beseitigt werden, daß man das Polypropylen löst und
10 dargestellt, der eine bevorzugte Ausführungsform 15 die Verunreinigungen in der Lösung niederschlägt
der Erfindung ist. Dieser dielektrische Abstandshalter oder adsorbiert.
weist ein Stück aus einem festen Material 11 aus Ein bevorzugtes Imprägniermittel nach der Erfineinem
Polypropylenfilm auf, in dem eine ganze An- dung ist Trichlordiphenyl. Bei diesem Material liegen
zahl von kleinen Poren, Bläschen oder öffnungen 12 die Koronazünd- und Löschspannungen sehr hoch,
vorhanden ist. Diese Poren oder Bläschen sind eine ao Die Kombination von Trichlordiphenyl als di-Eigentümlichkeit
dieses Materials. Trotzdem wird elektrische Flüssigkeit mit einem nicht porösen PoIydieses
Material als »nicht porös« beschrieben, da, propvlenfilm als imprägniertem dielektrischem Abwenn
überhaupt, dann nur sehr wenige Poren oder standshalter führt erfindungsgemäß zu den besten
Bläschen von der einen Oberfläche bis zur anderen Ergebnissen. Diese beiden Stoffe wurden bisher als
Oberfläche des Materials hindurchgehen, durch die as nicht verträglich miteinander angesehen, so daß sie
hindurch die Imprägnierungsflüssigkeit von einer für dielektrische Zwecke vermieden worden sind, da
Seite zur anderen Seite des Abstandshalters gelangen Polypropylen in halogenierten organischen Verbmkönate.
Das Polypropylen ist mit einer dielektrischen düngen, wie beispielsweise Trichlordiphenyl, leicht
Flüssigkeit imprägniert, die im wesentlichen ein in Lösung geht. Außerdem war man der Auffassung,
chloriertes Diphenyl ist und die einmal das Material 30 daß der Polypropylenfilm von der Imprägnierflüssigselbst
durchdringt und zum anderen diese Poren oder keit nicht benetzt werden kann. Weiterhin hat es sich
Bläschen ausfüllt. Das Ganze stellt dann ein kon- gezeigt, daß das Lösen von Polypropylen in einer
tinuierliches, jedoch heterogenes dielektrisches System unpolaren Flüssigkeit zu Plastifizierungseffekten, wie
dar. Die Art der Imprägnierung, wie sie die Erfin- Quellen und Verlust an Zugfestigkeit, führt. Nun
dung lehrt, führt zusammen mit den besonderen ver- 35 wurde jedoch gefunden, daß, abgesehen von hohen
wendeten Stoffen auf eine überraschende Kombina- Temperaturen von etwa oberhalb 100° C Polyprotionswirkung,
durch die die Durchschlagsfestigkeit pylen nur beschränkt in halogenierten aromatischen
bzw. die Durchschlagsfeldstärke des dielektrischen Verbindungen löslich ist und daß diese beschränkte
Abstandshalters erhöht wird. Nach einem Gesichts- Löslichkeit überraschenderweise die Eigenschaften
punkt wird die Isolationsfähigkeit des Polypropylens 40 eines Kondensators nicht beeinträchtigt. Diese pardurch
die Imprägnierung des Polypropylens mit der tielle Löslichkeit von Polypropylenfilmen in Trichlorobigen
dielektrischen Flüssigkeit, die eine größere diphenyl unter genau einzuhaltenden Temperatur-Durchschlagsfestigkeit
als die Luft in den Poren hat, bedingungen bei Temperaturen unterhalb von etwa
deswegen erhöht, weil die Imprägnierflüssigkeit in 100c C muß als ein wichtiges Merkmal der bevordas
Polypropylen eindringt. Kondensatoren mit +5 zugten Stoffkombination nach der Erfindung ananderen
als den hier beschriebenen imprägnierten gesehen werden. Diese partielle Löslichkeit tritt auf,
Abstandshaltern, die aber ebenfalls imprägniert sind, wie Versuche gezeigt haben, wenn das Imprägniesind
in den USA.-Patentschriften 2 864 982 und rungsmittel den Film anfänglich durchdrungen hat,
2 307 488 beschrieben. und unterstützt die Wanderung des Impräguierungs-
Der in dem Kondensator nach der Erfindung ver- 50 mittels in den Folien und in die Poren hineiin. Diese
wendete Polypropylenfilm kann unaxial orientiert Verstärkung der Imprägnierung macht sich durch
sein. Besonders geeignet ist jedoch wegen der ver- eine außerordentlich hohe Koronazündspannung irr
besserten mechanischen Eigenschaften ein biaxial imprägnierten dielektrischen Abstandshalter bemerkorientierter
Polypropylenfilm. Ein Beispiel eines bar, die selbst dann auftritt, wenn auf den beider
solchen Films ist in »Applied Plastics«, November 55 Seiten des Films keine porösen Schichten angeord-1961,
S. 35 bis 64, und in »Modern Dielectric net sind.
Materials«, Beck, J. B., London Heywood and Die gemeinsame Verwendung von Polypropylei
Co., S. 140 bis 142, beschrieben. Weiterbesteht der und Trichlordiphenyl erlaubt es auch, selbst dich
bevorzugte Polypropylenfilm zur Verwendung nach gewickelte Kondensatorwickel in erfindungsgemäße
der Erfindung aus isotaktischem Polypropylen. Dieses 60 Weise zu imprägnieren. Bei den bisher bekanntei
ist ein Polypropylen von hohem Molekulargewicht, und für Kondensatoren verwendeten Stoffkombina
das eine reguläre Kristallstruktur aufweist und das tionen war es dagegen erforderlich, auf weniger dich
zusätzlich zu dieser überwiegenden Kristallstruktur gewickelte Kondensatorwickel zurückzugreifen, uu
noch eine nicht kristalline oder amorphe Phase ent- die Imprägnierung zu verbessern,
hält. In manchen kommerziell erhältlichen iso- 65 Ein Imprägnierungsvorgang, der ein Beispiel fü
taktischen Polypropylenen beträgt der Anteil der eine praktisch vollständige Imprägnierung ist, be
amorphen Phase bis zu 30 0Zo. Um aus solchen Poly- steht darin, einen Polypropylenfilm bei einer Tem
propylenen Filme herzustellen, die für die Erfindung peratur von etwa 90° C in Trichlordiphenyl einzutau
chen. Unter diesen Bedingungen werden zwischen 6 Tagen und 20 Tagen stabile Verhältnisse erreicht.
Dann hat sich etwa 1 Gewichtsprozent vom Polypropylen im Trichlordiphenyl gelöst, während auf
der anderen Seite vom Polypropylen etwa 11 Gewichtsprozent
Trichlordiphenyl aufgenommen wurden. Art und Umfang der Imprägnierung kann durch
die Koronazündspannung des Systems gemessen werden, die einen Maximalwert erreicht, der die vollständige
Imprägnierung anzeigt.
Kondensatoren nach der Erfindung, wie beispielsweise
die Kondensatoren nach den Fig. 2 und 3. können genauso wie bisher bekannte Kondensatoren
aufgebaut sein. In der F i g. 2 ist ein Wickelkondensator 14 dargestellt, der Beläge 15 und 16 aufweist,
die durch zwei dielektrische Polypropylenfilm-Abstandshalter 17 und 18 voneinander getrennt sind.
Die Anschlußslücke 19 und 20 haben vergrößerte Oberflächen, z. B. 21, die mit den Kondensatorbelägen
15 und 16 in Berührung stehen. Die Kondensatorbeläge 15 und 16 können aus einer Anzahl von
verschiedenen Materialien hergestellt sein. Beispiele hierfür sind Aluminium. Kupfer oder Tantal. Die
dielektrischen Abstandshalter 17 und 18 können schichtförmig aufgebaut sein. Sie enthalten mindestens
einen imprägnierten Polypropylenfilm 11 nach der Erfindung. Ein dielektrischer Abstandshalter
17 und die beiden Beläge 15 und 16 bilden zusammen einen Hauptbestandteil eines Kondensate™;
In der F i g. 3 ist nun ein fertiger Kondensator 23
dargestellt, in den ein Kondensatonviekel nach F i g. 2 eingesetzt ist. Der ganze Kondensator weist
einen Behälter 24 mit einem hermetisch aufgesetzten Deckel 25 auf. Der Deckel 25 ist mit einer EinfüllöfTm'ng
26 für die dielektrische Flüssigkeit versehen. Weiterhin sind ncch zwH Anschlußklemmen 27 und
28 vorgesehen, die durch den Kondensatordeckel 25 hindurchgehen und von ihm isoliert sind. Innerhalb
des Behälters 24 sind die beiden Anschlußklemmen 27 und 28 mit den beiden Anschlüssen 19 und 20
aus F i g. 2 verbunden. Der Kondensator 23 aus F i g. 3 enthält zusätzlich noch eine dielektrische
Flüssigkeit, die den Raum im Behälter 24 ausfüllt, der vom Kondensatonviekel übriggelassen wird.
Diese dielektrische Flüssigkeit imprägniert außerdem die dielektrischen Abstandshalter 17 und 18 aus
Fig. 2.
Verfahren zum Herstellen von Kondensatoren, bei denen ein Kondensatorwickel gerollt wird, der abwechselnd
aus einem Belagmaterial und mindestens einem Polyolefinharzfilm zusammengesetzt ist, der
Wicke! in ein Gehäuse eingesetzt, das Gehäuse evakuiert und der Wickel mit einer dielektrischen
Flüssigkeit getränkt wird, sind bekannt. Nach einem solchen Verfahren werden die Kondensatoren zuerst
im Vakuum getrocknet, um die restliche Feuchtigkeit zu beseitigen. Die beim Trocknen angewendete
Temperatur ändert sich mit der Trockenzeit. Sie liegt jedoch im allgemeinen zwischen 60 und 150° C. Die
dielektrische Imprägnierflüssigkeit wird nach Möglichkeit in den getrockneten Kondensator eingefüllt,
während der Kondensator noch unter Vakuum steht. Es ist üblich, so viel Imprägnierflüssigkeit einzufüllen,
daß der ganze Kondensatorwickel im Behälter bedeckt ist. Anschließend wird der Druck im Behälter
auf Atmosphärendruck erhöht. Nun läßt man den Kondensator einige Stunden stehen, damit die Imprägnierflüssigkeit
den Kondensatorwickel durchdringen kann. Nach dem Imprägnieren wird der Kondensator verschlossen. Weiter ist eine Anzahl von
Verfahren bekanntgeworden, nach denen mehrere Temperatur- und/oder Druckschritte angewendet
werden, um den Imprägnicrungsvorgang zu unterstützen. Wärme und Druck können den Imprägnierungsvorgang
deswegen beeinflussen, weil durch sie die relative Benetzbarkeit, die Viskosität und die
ίο relative Löslichkeit der Materialien geändert werden
können. Durch die Erwärmung und durch die Druckanwendung können sich die einzelnen Bestandteile
des Systems ausdehnen oder zusammenziehen. Auch hierdurch kann das Eindringen der Flüssigkeit in das
feste Dielektrikum unterstützt werden. Es ist jedoch bisher kein Verfahren zum Herstellen von Kondensatoren
bekanntgeworden, mit dem die vorteilhafte, im wesentlichen vollständige Imprägnierung des dielektrischen
Polypropylenfilm-Abstandshalters er-
2n reicht wurde.
Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung zum Herstellen von Kondensatoren werden die Wickel
nach dem Tränken noch einmal für eine ausreichende Zeit auf 65 bis 100° C erwärmt, um eine im wesentliehen
vollständige Imprägnierung des Polypropylens zu erreichen.
Ein bevorzugter Wärmebehandlungsschritt bei der Durchführung des Verfahrens besteht darin. Temperaturen
zwischen 65 und 95° C für eine Dauer zwisehen 4 und 16 Stunden anzuwenden. Diese Zeiten
können durch Änderungen im Imprägnierverfahren, durch Anwendung von Druck und durch die Beigabe
von Additiven verkürzt werden. Es wurden Wechselstromkondensatoren für hohe Spannungen mit einem
dielektrischen Abstandshalter aus Polypropylenfilm und Papier hergestellt. Als Imprägnierungsmittel
wurde Trichlordiphenyl verwendet. Diese Kondensatoren wurden für 4 bis etwa 16 Stunden auf Temperaturen
zwischen 'Λ5 und 95° C gebracht und zeig-
ten anschließend durchweg eine sehr hohe Koronazündspannung. Wenn bei der Imprägnierung zusätzlich
zur Temperatur auch noch ein Druck angewendet wird, beispielsweise dadurch, daß man von außen
den Druck erhöht, oder dadurch, daß man durch Erwärmen den inneren Druck steigert, kann man
auch sehr schwierig zu imprägnierende Kondensatoren praktisch vollständig imprägnieren, was sich
durch Koronazündspannungen bemerkbar macht, die durchweg über 2500 V liegen. Bei einem eng gewickelten
Kondensatorwickel, bei dem der dielektrische Abstandshalter direkt an ein porenarmes
Material, wie beispielsweise an einen Belag angrenzt, ist es für die dielektrische Flüssigkeit sehr schwieris.
durch die Grenzflächen hindurch in den Abstandshalter einzudringen. Dieses ist der Grund, warum es
günstig ist, zur Erreichung einer optimalen Imprägnierung zusätzlich ;cur Temperatur auch noch Druck
anzuwenden.
Die Temperaturverhältnisse werden so geregelt,
Die Temperaturverhältnisse werden so geregelt,
daß einmal das Polypropylen in der dielektrischen Imprägnierungsflüssigkeit partiell in Lösung geht und
daß sich zum anderen die Imprägnierungsflüssigkeit selbst im Polypropylen löst, um eine vollständige
Imprägnierung zu erreichen. Die erhöhte Durchdringung des Polypropylenfilms läßt sich aus der
Tatsache erklären, daß ein Teil der amorphen und/ oder niedermolekularen Komponenten des PoIvpropylens
bei Temperaturen zwischen 85 und 95°"c
409519/341
in der Flüssigkeit in Lösung geht. Wenn man die Kondensatoren der oben beschriebenen Wärmebehandlung
unterzieht, werden besser reproduzierbare und die obigen höheren Koronazündspannungen
beobachtet.
Die imprägnierten Polypropylenfilm-Abstandshalter nach der Erfindung zeigen bestimmte besonders
gute dielektrische Eigenschaften, auf Grund derer sie für Kondensatoren besonders gut geeignet sind.
Im besonderen sind es drei elektrische Eigenschaften, die durch die Imprägnierung hervorgerufen werden,
nämlich erhöhte Durchbruchsfeldstärke, niedriger Verlustfaktor und eine hohe Koronazündspannung.
Kondensatoren für Wechselstrom gemäß der Erfindung weisen bei einer Spannungsbelastung von über
50 000 V/mm Dielektrikum eine lange Lebensdauer auf und haben Koronazündspannungen von 750 bis
über 3000 V. Die Entwicklung von Wechselstromkondensatoren für hohe Spannungen war bisher nur
beschränkt möglich, da die bisher bekannten Dielektrika unter derart hohen Spannungsbelastungen
nur eine kurze Lebensdauer aufwiesen. Bekannte Wechselstromkondensatoren, die für lange Lebensdauer
ausgelegt waren, konnten beispielsweise nur mit Spannungsbelastungen von weniger als etwa
20 000 V/mm Dielektrikum betrieben werden, während man diese Kondensatoren als Impulskondensatoren
verhältnismäßig kurzer Lebensdauer nur mit etwa 30 000 V/mm Dielektrikum belasten konnte.
Weitere Beispiele für Kondensatoren mit dielektrischen Abstandshaltern nach der Erfindung sind in
den F i g. 4 bis 8 gezeigt. In der F i g. 4 ist ein Teil 29
eines Kondensators dargestellt. Dieser Kondensatorteil enthält einen imprägnierten Polypropylenfilm 11.
der zwischen zwei imprägnierte und poröse dielektrische Blätter 30 und 31 gelegt ist. Auf die beiden
dielektrischen Blätter 30 und 31 sind dann zwei Beläge 15 und 16 aufgelegt. Die Blätter 30 und 31
bestehen hier aus Papier, wie Kraftpapier, und sie sind mit der dielektrischen Flüssigkeit nach der Erfindung
imprägniert.
Wenn ein solches Papier als porös bezeichnet wird, so ist hierunter zu verstehen, daß dieses Papier eine
ganze Anzahl von Durchlässen oder Poren aufweist, die ganz durch das Papier hindurchgehen, so daß
eine Imprägnierfiüssigkeit durch das Papier hindurch von einer Seite zur anderen gelangen kann. Die
Koronazündspannung des Dielektrikums nach F i g. 4 wird durch die Verwendung der benachbarten Blätter,
die hier aus Papier bestehen, erhöht.
In der F i g. 5 ist eine Ausführungsform 32 eines Kondensators gezeigt, in dem der dielektrische Abstandshalter
anders aufgebaut ist. Hier enthält der dielektrische Abstandshalter ein einziges Blatt aus
einem imprägnierten porösen Material 30 oder 31, das zwischen zwei imprägnierte Polypropylenfilme Il
und 11" gelegt ist. Der ganze dielektrische Abstandshalter liegt zwischen zwei Belägen 15 und 16. Ein
Ausführungsbeispiel für Kondensatoren dieser Art verwendet als poröse Schicht ein Kraftpapier von
0,016 mm Dicke, das zwischen zwei Polypropylenfilme von 0,012 mm Stärke gelegt war. Dieses bisher
schwer zu imprägnierende System konnte ohne Schwierigkeiten imprägniert werden und ergab einen
Kondensator von 0,9 mF und einer Koronazündspannung von über 2650 V mittlere Wechselspannung.
In der F i g. 6 ist eine weitere Ausführungsform 33 eines Kondensators dargestellt. Sie unterscheidet
sich von der vorhergehenden Ausführung dadurch, daß der eine der beiden imprägnierten Polypropylenfilme
11 oder 11' weggelassen wurde.
Eine andere Möglichkeit nach der Erfindung zum Aufbau eines Kondensators ist in der F i g. 7 dargestellt.
In dieser Ausführungsform 34 ist ein dielektrischer Abstandshalter verwendet, der aus zwei
imprägnierten Polypropylenfilmen Il und 11' besteht, die aufeinandergelegt sind. Auf den Film 11' ist noch
ίο ein Blatt 30 aus einem porösen Material gelegt. Wie
in den anderen Ausführungsformen ist dieser dielektrische Abstandshalter auf beiden Seiten mit Belägen
15 und 16 belegt. Der Grund, warum die beiden Polypropylenfilme Il und 11' aufeinandergelegt sind.
besteht darin, daß dielektrische Fehler vermieden werden sollen, die in einem einzigen Polypropylenfilm
vorhanden sein könnten. Wenn man zwei solche Polypropylenfilme aufeinanderlegt, so werden möglicherweise
vorhandene Fehler in dem einen Film von dem anderen Film abgedeckt, so daß keine dirvhgehenden
Kanäle mehr vorhanden sind, die Durchschläge verursachen könnten. Der Aufbau eines
Kondensatorwickels nach Fig. 7 ist wesentlich günstiger,
da die beiden aufeinandergelegten Polypropylenfilme Imprägnierungseigenschaften haben, die in
jeder Beziehung günstiger als die Imprägnierungscigenschaften eines einzelnen Films äquivalenter
Dicke sind.
In der F i g. S ist eine Ausführungsform 35 eines Kondensators gezeigt, bei der zwei imprägnierte
Polypropylenfilme 11 und 11' als dielektrische Abstandshalter aufeinandergelegt sind. Die beiden
Polypropylenfilme sind mit zwei Belägen 15 und 16 belegt. Der Grund dafür, daß an Stelle eines doppelt
so dicken Films zwei Filme Il und 11' aufeinandergelegt
werden, ist der gleiche, der in Verbindung mit F i g. 7 bereits genannt wurde. Ein anderes wichtiges
Merkmal der Ausführungsform nach F i g. 8 besteht im Fehlen irgendeiner porösen Schicht 30 oder 31
(Fig. 4).
Die Ausführungsformen nach den F i g. 4 bis 8 können in manchem modifiziert werden. So kann
man beispielsweise an Stelle der Beläge 15 und 16. die dargestellt sind, die äußeren Oberflächen des
dielektrischen Abstandshalters metallisieren. Weiterhin kann man die Polypropylenfilme in den Ausführungsformen
nach den F i g. 4 bis 8 entweder als selbsttragende Filme ausbilden oder aber als Überzug
oder Schicht auf einen anderen Bestandteil des Kondensatorwickels aufbringen. Man kann also beispielsweise
eine poröse dielektrische Schicht mil Polypropylen überziehen. Bei den Kondensatorer
nach den F i g. 5 bis 8 ist mindestens auf eine Seite der Polypropylenfilme eine verhältnismäßig unporöse
Oberfläche aufgelegt, wie beispielsweise eine Metallfolie oder eine andere Kunststoffolie. Es ist einer
seits sehr wichtig, eine Polypropylenoberfläche aus reichend oder gar vollständig zu imprägnieren, wai
aber andererseits sehr schwierig ist, wenn die Ober
fläche des Polj'propylenfilms auf einer porenarmei
Oberfläche aufliegt. Durch die Imprägnierung gemät der Erfindung ist diese Schwierigkeit weitgehend be
hoben. Demzufolge können Kondensatorwickel, derei Aufbau in den F i g. 4 bis 8 gezeigt worden ist, nacl
der Erfindung zum allerersten Mal mit Koronazünd spannungen von etwa 750 bis 3000 V hergestell
werden.
Um nun die verbesserten Eigenschaften der Kon
densatoren gemäß der Erfindung zu zeigen, wurde eine Anzahl von Kondensatoren aufgebaut und zusammengesetzt,
wie sie in den F i g. 1 bis 8 dargestellt sind. Diese Kondensatoren wurden den
üblichen Versuchen unterworfen, und es wurden Vergieichsmessungen und Prüffeldversuchc durchgeführt.
Es ist bekannt, daß synthetische Kunststoffe außerordentlich hohe Durchschlagsfeldstärken aufweisen,
was besonders dann gilt, wenn man nur sehr kleine Flächen von Kunststoff betrachtet. Die imprägnierten
Polypropylenfilme nach der Erfindung haben eine Betriebsdurchbruchsfeldstärkc von 50 000 V/mm und
darüber, obwohl auch Durchbruchsfeldstärken von mehr als 800 000 V/mm beobachtet wurden, wenn
man eine Fläche von etwa 0,065 cm2 zugrunde legte. Imprägniertes Papier, das das bisher am häufigstem
benutzte dielektrische Material in Wechselstromkondensatoren ist, weist eine Betriebsdurchbruchsfeldstärke
von etwa 16 000 V/mm auf. Der Umfang, in dem die Verwendung der imprägnierten Polypropylenfilme
nach der Erfindung mit ihren höheren Durchbruchsfeldstärken die Menge des dielektrischen
Materials vermindern kann, die in den verschiedenen Arten eines bestimmten Gerätes vorgesehen weiden
müssen, läßt sich am besten durch Versuchsergebnisse zeigen, in denen mehrere gleichartig imprägnierte
dielektrische Abstandshalter für elektrische Kondensatoren untersucht werden. Diese Kondensatoren, zu
denen Papierkondensatoren gehören, also Kondensatoren, bei denen der dielektrische Abstandshalter
nur aus Papier besteht, zu denen weiterhin Kondensatoren mit einem dielektrischen Abstandshalter aus
Papier und Polypropylenfilmen gehören und Kondensatoren, bei denen der dielektrische Abslandshalter
nur aus Polypropylenfilmen aufgebaut ist. sind in den Tabellen I und TI aufgeführt.
Tabelle I | Zusammensetzung | Gesamt dicke |
Poly propylen anteil |
Durch- bnichs- feldstärke |
(mm) | (°/o) | (V/mm) | ||
Drei Papierschichten | ||||
je 0,007 mm | 0,022 | 0 | 16 000 | |
0.007 mm Poly | ||||
propylenfilm zwi | ||||
schen zwei Papier- | ||||
schichten von je | ||||
0,007 mrn (F i g. 4) | 0,022 | 33 | 26 800 | |
0,011 mm Papier | ||||
+ 0,011 nun Poly | ||||
propylenfilm (F i g. 6) | 0,022 | 50 | 32 000 | |
0,007 mm Papier zwi | ||||
schen zwei Poly | ||||
propylenfilmen von | ||||
je 0,007 mm (Fig. 5) | 0,022 | 67 | 37 200 | |
Ein Polypropylenfilm | ||||
von 0,022 mm oder | ||||
zwei Filme von je | ||||
0,011 mm (Fig. 1 | ||||
und 8) | 0,022 | 100 | 48 000 |
halter aus drei Schichten aufgebaut sind, die Papier oder Polypropylenfilm sein können, und da die aus
praktischen Gründen geringste Dicke sowohl be Papier als auch bei Polypropylenfilmen etwa be:
0,007 mm liegt.
Die Spannung, wie sie in der Tabelle I aufgeführi ist, die an jede dieser StolTkombinationen auch im
Langzeitbetrieb angelegt werden kann, zeigt die Vorteile der Verwendung von Polypropylenfilmen entweder
zur Ergänzung oder als Ersatz von Papier in den bisher bekannten dielektrischen Abstandshaltern
Die angegebenen Werte können in den verschiedenen Kondensieren durch das Ausmaß und die Art der
Imprägnierung sowie durch die Gleichförmigkeit der dielektrischen Eigenschaften in dem System beeinflußt
werden. Die angeführten Werte beruhen zum Teil auf Schätzungen über das Verhältnis der elektrischen
Konstanten von imprägniertem Papier und imprägniertem Polypropylen. Im besonderen wurde
hier ein Verhältnis 3 : 1 verwendet. Es bei bemerkt daß die Feldstärken in dem System, die auf diesem
angenommenen Verhältnis der dielektrischen Konstanten beruhen, auf eine Spannungsbelastung der
Polypropylenfilme von etwa 50 000 V/mm führen was der Betriebsdurchschlagsfestigkeit von Polypropylen
auch für Dauerbeanspruchungen entspricht
Tabelle ] | 30 | Zusammensetzung | Gesamt | II | Spezi | Durch |
dicke | fische | bruchs· | ||||
Nenn | Kapa | feld | ||||
35 Drei Papierschichten | (mm) | span | zität | stärke | ||
von je 0,025 mm | nung | (μί/ςιη») | (V/mm) | |||
0,015 mm Poly | 0,075 | |||||
propylenfilm zwi | 0,0215 | 16 000 | ||||
schen zwei Papier- | 1200 | |||||
*° schichten von je | ||||||
0,015 mm (Fig.4) | ||||||
0,019 mm Poly | 0,045 | |||||
propylenfilm | 0,033 | 26 800 | ||||
+ 0,019 mm | 1200 | |||||
5 Papier (Fig. 6) .. | ||||||
0,011 mm Papier | 0.038 | |||||
zwischen zwei | 0,04 | 32 000 | ||||
Polypropylen- | 1200 | |||||
50 filmen von je | ||||||
0,011mm (Fig.5) | ||||||
Ein Polypropylenfilm | 0,033 | |||||
von 0.025 mm | 0,044 | 37 200 | ||||
(Fig.1) | 1200 | |||||
0.025 | ||||||
0,055 | 48 000 | |||||
1200 | ||||||
In der Tabelle I ist für den gesamten dielektrischen Abstandshalter jeweils eine Schicht von 0,022 mm
Dicke verwendet worden, da einige dieser Abstands
In der Tabelle II sind nun die gleichen dielek trischen Abstandshalter zusammen mit ihrer Stärki
aufgeführt, die für eine Betriebsspannung voi| 1200 V erforderlich sind. Für diese Berechnung wurdi
angenommen, daß bei den zusammengesetzten di elektrischen Schichten die Stärke der einzelnen Filmi
jeweils dieselbe ist. Man kann bei einer Anzahl voi Anwendungen auf noch günstigere Anordnunget
kommen, wenn man die Papierdicke vermindert um dafür etwas dickere Polypropylenfilme verwendet
Die Ergebnisse in der Tabelle II zeigen, daß man be einer vorgegebenen Betriebsspannung mit einer ge
ringeren Menge von dielektrischem Material aus
kommt, wenn der Anteil des Polypropylens im Dielektrikum erhöht wird. Die Tabelle II gibt ebenfalls
an, welche Kapazitäten pr'i Volumeinheit mit Kondensatoren
erzielt werden können, die die aufgeführten dielektrischen Abstandshalter benutzen. Diese
Angaben über die spezifische Kapazität sind in der Dimension Mikrofarad/cm3 Dielektrikum gemacht
worden.
Es sind sowohl 50-KVA- als auch 150-KVA-Kondensatoren
nach der Erfindung gebaut und über lange Zeiten geprüft worden. Hierzu gehörten viele
1000 Stunden unter Betriebsbedingungen. Diese Kondensatoren waren so ausgelegt, daß sie mit Spannungsbelastungen
arbeiteten, die in den Polypropylenfilmen des Dielektrikums Feldstärken von 50 000 V/mm hervorriefen. Die Größe und das Gewicht
dieser Kondensatoren zeigen nun deutlich, daß die Verbesserungen, die in den Tabellen I und II aufgeführt
sind, auch wirklich erzielbar sind.
Es wurde beispielsweise ein 50-KVA-Kondensator hergestellt, dessen dielektrischer Abstandshalter aus
Polypropylen und Papier gemäß F i g. 5 aufgebaut war. Zur Imprägnierung wurde Trichlordiphenyl verwendet,
dem ein Stabilisator auf Epoxybasis zugesetzt war. Dieser Kondensator hatte ein Volumen, das as
40 °,'o kleiner als das Volumen der bisher bekannten
Papierkondensatoren war, und dementsprechend war auch das Gewicht verringert. Ein Kondensator, dessen
dielektrischer Abstandshalter gu ,' aus Papier
aufgebaut ist und der die gleiche räumliche Größe wie ein 50-KVA-Kondensator n;t einem Polypropylenfilm-Abstandshalter
hat, besitzt eine Blindleistung von etwa 30 KVA.
Wenn man einen 150-KVA-Kondensator mit einem
dielektrischen Abstandshalter aus Polypropylen und Papier, das mit Trichlordiphenyl imprägniert ist, mit
einem 100-KVA-Kondensator vergleicht, bei dem
der dielektrische Abstandshalter nur aus mit Trichlordiphenyl getränktem Papier besteht, so zeigt
sich, daß der 150-KVA-Kondensator kleiner ist und pro KVA nur etwa 310 g wiegt. Der 100-KVA-Kondensa'or
mit dem dielektrischen Abstandshalter aus Papier, der ein besonders gutes Beispiel für Kondensatoren
nach dem bisherigen Stand der Technik ist, wiegt dagegen pro KVA etwa 590 bis 600 g.
Es gibt Anwendungsgebiete, zu denen auch die Verwendung von den Leistungsfaktor korrigierenden
Kondensatoren für hohe Spannungen gehört, bei denen es günstig ist, den Energieverlust innerhalb
des Dielektrikums soweit wie möglich henintcrzusetzen.
Für solche Fälle sind die dielektriscnen Abstandshalter
auf der Basis von imprägniertem Polypropylen nach der Erfindung besonders günstig. Der
Verlustfaktor der dielektrischen Abstandshalter nach der Erfindung liegt bei der Nennspannung im allgemeinen
zwischen 0,05 und 0,15 °/o, und zwar auch dann, wenn die Temperaturen erheblich über Zimmertemperatur
liegen. Dieses ist eine wesentliche Verbesserung gegenüber den bisher bekannten
imprägnierten dielektrischen Abstandshaltern, bei denen die Verlustfaktoren zwischen 0,2 und 0,5 0Zo
lagen. Dadurch ist es ebenfalls möglich, die Größe von Kondensatoren nach der Erfindung gegenüber
größeren Kondensatoren nach dem Stand der Technik um bis zu 40 % zu senken.
Als Beispiel für die geringeren Energieverlustc in dielektrischen Abstandshaltern auf der Basis von erfindungsgemäß
imprägniertem Polypropylen wurde ein 50-KVA-Kondensator untersucht, dessen dielektrischer
Abstandshalter aus Polypropylenfilm und Papier gemäß Fig. 5 aufgebaut und nut Trichlordiphenyl
getränkt war. Die Größe der Energieverluste in diesem Kondensator wurde durch den Anstieg der
Temperatur im dielektrischen Abstandshalter gegenüber der Umgebungstemperatur angezeigt. Bei dem
Kondensator mit einem Abstandshalter gemäß F1 g. 5
ergaben sich 25° C als dessen Temperatur. Bei einem Kondensator mit bekanntem Papier-Abstandshalter
betrug dagegen dessen Temperatur 48° C. Bei einem 5000-Stunden-Versuch zwischen 55 und 70- C lag
der Verlustfaktor des Abstandshalters, der gemäß der F i « 5 aufgebaut war, bei 0,05 ·/«. Der Verlustfaktor
Γη dem bekannten Kondensator mit Papier-Abstandshalter lag dagegen bei 0,2 0Zo.
Um zu zeieen. daß die Verlustfaktoren m einein
Polypropylenfilm-Abstandshalter, der mit Trichlordiphenyl getränkt ist, konstant sind, wurden elektrische
Kondensatoren untersucht, deren dielektrischer Abstandshalter aus einem Polypropylenf.lm
von 0,012 mm Diüie bestand, auf den eine Folie von
0 01 mm dickem Kraftpapier aufgelegt war. Der Abstandshalter war mit Trichlordiphenyl imprägniert,
dem 1 Gewichtsprozent l-Epoxyäthyl-S^-epoxycyclohexan
zugefügt war. niese Kondensatoren wurden bei verschiedenen Temperaturen geprüf' —d gealtert.
Die nachfolgenden Meßergebnisse fur die Verlustfaktoren
wurden bei der Nennspannung der Kondensatoren gewonnen, die bei 400 V, 60 Hz
Wechselstrom lag.
519
1524
5008
1524
5008
0,143
0,120
0,1 ϊ 9
0,113
0,120
0,1 ϊ 9
0,113
0,113
0,091
0,091
0.094
0,084
0,084
0.1 Iy
0,096
0,093
0,090
0,096
0,093
0,090
Diese Ergebnisse zeigen, daß die Verlustfaktoren in den Abstandshaltern gemäß der Erfindung in
einem Temperaturbeieich zwischen 25 und 85" C sowie auch nach über 5000 Betripbs^tunden sehr
konstant sind.
Um die Reproduzierbarkeit hoher Koronazündspannungen
zu zeigen, wurden drei 40-KVA-Wicke!- kondensatoren nach der Erfindung hergestellt. Diese
Kondensatoren waren gemäß der Fig. 5 aufgebaut. Jeder Kondensator enthielt eine Papiersch'cht von
0,008 mm Dicke, die zwischen zwei Polypropylenfilmen von jeweils 0,0i 2 mm Dicke angeordnet wa..
Zur Imprägnierung wurde Trichlordiphenyl verwendet, dem eine kleine Menge eines Stabilisators auf
Epoxybasis zugesetzt war. Diese Kondensatoren waren 27 cm breit und hatten zu Beginn eine Koronazündspannung
zwischen 750 und 1050 V Wechselspannung. Die Kondensatoren wurden nun einige Stunden lang bei 1000C erwärmt. Dabei wurde eine
praktisch vollständige Imprägnierung erzielt, was ;ms
Koronazündspannungen von mehr als 3000 V geschlossen wurde. Nach der Untersuchung der anderen
elektrischen Eigenschaften dieser Kondensatoren wurden die Koronazündspannungen erneut überprüft.
Die Meßergebnisse aus diesen Versuchen sind in der Tabelle IV zusammengestellt.
und tilorluste
\ der :gendem ig-5
inem alter inem • lag maß lustpier-
nem ilor- ;lekktrilfilm
von Abiiert, oxy-
>ren in
15
gnierten
Konden-
satornummer
1 2 3
nach mehr-
zu Beginn | ständigem Erwarmen (V) j (V)
1050 750 950
3100 3050 3100
nach Ende der Versuche
(V)
Abstandshalters nach der Er- ^ vorteilhaft Stabilisatoren zufuhr
stabilisatoren sind Dipenten- * ' .Diese
3100 3100 3100
Die außerordentlich hohen Koronazündspannungen dieser Kondensatoren können zusammen mit der
Reproduzierbarkeit dieser Koronazündspannungen als Anzeichen dafür gewertet werden, daß eine praktisch
vollständige Imprägnierung erreicht worden ist. Als anderes Anzeichen für die Erreichung einer vollständigen
Imprägnierung kann die Tatsache gelten, daß die gemessenen Werte der Koronazündspannungen
sich" den theoretisch errechneten Spannungen nähern.
Poiypropylen-Papier-Abstaiidshaltcr, die mit Tpchlordipneny!
imprägniert Kind, sind gegenüber Koronaeiiiladungen wesentlich widerstandsfähige! als
di? bekannten Abstandshalter, die aus imprägniertem
Papier bestehen. Es wurden Kondensatoren, die nach F i g. 5 aufgebaut waren, Tür 30 Sekunden einer spannung
ausgesetzt, die dreimal höher als ihre Nennspannung war. Es zeigte sich, daß nur verhältnismäßig
geringe Koronaschäden auftraten, während die Verlustfaktoren tatsächlich dabei noch verbessert
wurden. Zum Vergleich wurden bekannte Kondensatoren dem gleichen Versuch unterworfen, deren
dielektrischer Abstandshalter aus Papier oder Papier-Kunstharz bestand Diese !Kondensatoren zeigten
merkliche Koronaschäden und einen erhöhten Verlustfaktor. Die Koronaschäden wurden bei beiden
Versuchsreihen dadurch beistimmt, daß man die Kondensatoren auseinandernahm und die dielektrischen
Abstandshalter visuell untersuchte.
Zur Stabilisierung des Verlustfaktors eines impräbis zu 25 Gc
chloriertem Dipnenyi vciwcuuvi »w— _ ,
beispielsweise Mineralöl und Süikonöl. Dieses wurde
as an Kondensatoreu untersucht, deren dielektrischer
Abstandshalter aus ~wei Polypropylenfilmen vor
0,008 mm Dicke besthcd, die mit Trichlordipheny;
mit Epoxydzusatz imprägniert waren. Andere Kondensatoren wurden mit der gleichen Imprägnier-
flüssigkeit imprägniert, der noch eine weitere käuflich erhältliche Imprägnierflüssigkeit, die hauptsächlich
aus Trichlorbenzol bestand, zugegeben war. B wurden auf 3 Teile Trichlordiphenyl etwa 1 Teil Trichlorbenzol
verwendet. Während die KoronazümJ
spannungen von Papierkondensatoren, die mit Tri chlordiphenyl allein imprägniert waren, zwischen 4OC
und 1000 V Wechselspannung lagen, wiesen dk Kondensatoren, die mit der gemischten Imprägnierflüssigkeit
imprägniert waren, Koronazündcpannun
gen von mehr als 1500 V Wechselspannung auf
Hieraus kann man schließen, daß der Umfang de: Imprägnierung merklich größer war.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
inckeliese aut. von
var. /enauf
Claims (14)
1. Elektrischer Kondensator mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse angeordneten Koadensatorelement,
das mindestens ein Paar Beläge aufweist und wenigstens einen dielektrischen Polypropylenfilm-Abstandshalter zwischen den
Belägen, wobei das Kondensatorelement mit dielektrischer Flüssigkeit imprägniert ist, dadurch
gekennzeichnet, daß
a) die dielektrische Flüssigkeit im wesentlichen ein chloriertes Diphenyl ist,
b) der Polypropylenfilm mit dem chlorierten Diphenyl in einem solchen Ausmaß imprägniert
ist, welches durch eine hohe, oberhalb der maximalen Nennwechselspannung für
das Kondensatorelement liegende Koronazündspannung im Bereich von etwa 750 bis 3000 Volt, gemessen bei Raumtemperatur,
charakterisiert wird, und
c) der Polypropylenfilm ausreichend dünn ist, um bei einer maximalen Nennwechseispannung
eine elektrische Feldstärke von mehr als 30 Volt pro μπι an dem Polypropylenfilm
zu ergeben.
2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der/die Film(e) biaxial orientiert
ist/sind.
3. Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Flüssigkeit
eine Mischung aus Chlordiphenyl und einem oder mehreren anderen Imprägnierungsmitteln
enthält.
4. Kondensator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Flüssigkeit
Chlordiphenyl und einen Stabilisatorzusatz enthält.
5. Kondensator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabilisator -usatz ein
Epoxyd, wie Dipcntendioxyd oder 1-EpoxyäthyI-3,4-epoxycyclohexan
ist.
6. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter
einen Polypropylenfilm zwischen zwei Blättern eines porösen dielektrische^ Materials aufweist.
7. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter
ein Paar imprägnierter Polypropylenfilm-Abstandshalter benachbart zu den Belägen aufweist
und daß zwischen den Polypropylenfilm-Abstanashaltern
ein Blatt eines porösen, dielektrischen Materials angeordnet ist.
8. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter
einen Polypropylenfilm und hieran angrenzend mindestens ein Blatt aus einem porösen dielektrischen
Material aufweist, wobei eine Oberfläche des Films an eine Oberfläche angrenzt, die
nii'ht eine Oberfläche eines porösen Dielektrikums
ist.
9. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der dielektrische
Abstandshalter zwei benachbarte PoIypropvlcnfilme
aufweist, von denen einer mit einer Oberfläche an ein poröses dielektrisches Material
angrenzt.
10. Kondensator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstandshalter im wesentlichen aus einem Paar benachbarter Polypropylenfilme zwischen
den Belägen besteht.
11. Verfahren zur Herstellung eines Kondensators
mit geringem Verlustfaktor und langer Lebensdauer nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
wobei ein Kondensatorwickel gerollt wird, der abwechselnd aus einem Belagmaterial und mindestens
einem PoIyolefinharzfUm zusammengesetzt ist, der Wickel in ein Gehäuse eingesetzt,
das Gehäuse evakuiert und der Wickel mit einer dielektrischen Flüssigkeit getränkt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß das Polyolefinharz Polypropylen ist und daß die dielektrische Flüssigkeit
im wesentlichen eine chlorierte Diphenylverbindung ist, daß man den Wickel auf eine
Temperatur von etwa 65 bis 100° C bringt und diese Temperatur für einen ausreichenden Zeitraum
aufrechterhalten wird, um eine im wesentlichen vollständige Imprägnierung des Polypropylens
zu erhalten, und dann die Temperatur verringert wird, wobei man die Wärmebehandlung
durchführen kann, bevor oder nachdem das Gehäuse abgedichtet ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß ein biaxial orientierter Polypropylenfilm verwendet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch
gekennzeichnet, daß als dielektrische Flüssigkeit Chlordiphenyl verwendet wird und daß
die Temperatur für einen ausreichenden Zeitraum aufrechterhalten wird, so daß ein Gleichgewichtszustand
der Polypropylenlösung in dem Chlordiphenyl erhalten wird und das Polypropylen im
wesentlichen vollständig imprägniert wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus
Epoxyd bestehender Stabilisierungszusatz verwendet wird.
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