DE1905955A1

DE1905955A1 - Capacitor with a dielectric made of organic plastic foils impregnated with organic impregnation agent

Info

Publication number: DE1905955A1
Application number: DE19691905955
Authority: DE
Inventors: Dipl-El Ing Gerhardt Georg
Original assignee: Micafil AG
Current assignee: Micafil AG
Priority date: 1969-02-06
Filing date: 1969-02-06
Publication date: 1970-08-20
Also published as: CH501987A; BE736307A; FR2034020A5

Description

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Kondensator mit einem Dielektrikum aus mit organischem Imprägniermittel imprägnierten organischen Kunststoff-FolienCapacitor with a dielectric made of impregnated with organic impregnant organic plastic films

Die Einführung von organischen Kunststoff-Folien in das imprägnierte Dielektrikum von Wickelkondensatoren ist neuerdings auch für grössere Kondensatoren bedeutsam geworden, So ist es z.B. gelungen, Polypropylen mit Polychlordiphenyl zu imprägnieren und Jamit grosse Leistungskondensataren zu bauen, die auch bei Industriefrequenz 50 oder 60 Hz einen wirtschaftlichen Fortschritt erbringen.The introduction of organic plastic films into the impregnated dielectric of wound capacitors has recently also become important for larger capacitors, For example, it has been possible to impregnate polypropylene with polychlorodiphenyl and Jamit to build large power capacitors, which can also be used at industrial frequencies of 50 or 60 Hz bring about economic progress.

Es zeigt sich indessen, dass es mit zunehmender Breite der Kandensatorwickel Mühe bereitet, dieselben durchzuimprägnieren» Die unter einem Pressedruck von 2-4 kg/cm^ stehenden Flächen der Metallbeläge und der Kunststoff-Folien sind derart, glatt, dass es kaum möglich ist, beim Wickeln eingeschlossene Luftmengen durch Unterdruck zu evakuieren und die Hohlräume zwischen Folien und Belägen mit Imprägniermittel aufzufüllen. It has been shown, however, that the greater the width of the candlestick wraps, the greater the difficulty prepares to impregnate them through »those under a pressure of 2-4 kg / cm ^ standing surfaces of the metal coverings and the plastic films are so smooth that it is hardly possible to use negative pressure to block air entrapped during winding evacuate and fill the voids between foils and coverings with impregnating agent.

Evakuierung und Imprägnierung sind indessen erleichtert, wenn zwischen den Metallbelägen -iusser den Kgnststoff-Folien noch ein oder mehr Papierlagen eingewickelt sind. Wie das Ln der Paj ierindustrie zur Messung der Uberflächensatinage von Papier verwendete f'rüfgerät nach Dr, Bekk, Leiden, zeigt, lässt sich überwiegend längs der Papieroberfläche, aber teilweise auch durch den Papierfilz eine Luftmenge transportieren. Diese» Erscheinung wird dahin ausgenutzt, dass also bei Kondensatoren mit Kunststoff-Folien zwischen den Metallbelägen mindestens eine Papierlage miteingewickelt wird. Ein solcher Aufbau des Dielektrikums lässt sich innerhalb kurzer Zeit entgasen und innerhalb weniger stunden bis Tagen vollständig durchimprägnieren.Evacuation and impregnation, however, are facilitated when between the metal coverings -Outside the plastic sheeting, one or more layers of paper are wrapped. As used by the paper industry to measure the surface calendering of paper f'rüfgerät after Dr, Bekk, Leiden, shows, can be predominantly along the paper surface, but sometimes also transport a quantity of air through the paper felt. These" Appearance is exploited to the effect that with capacitors with plastic foils at least one layer of paper is also wrapped between the metal coverings. Such a The structure of the dielectric can be degassed within a short time and within less Impregnate completely for hours to days.

Diese zusätzliche mindestens eine Papisrlage ermöglicht zwar zuverlässige Impregnation, weist daneben jedoch erhebliche Nachteile auf. Diese Nachteile betreffen Kosten durch iie Linbeziehung des Paj-ieres»· Mehraufwand bei der Impregnation, Verluste und Spannungsbegrenzung nach unten. Die Papiereinlitge bedingt zusätzliche Kosten, die insbesondere dort ins Gewicht fallen, wo bei niedrigen Spannungen die Paplereinlage sehr dünn wird. Der Mehraufwand bei der Impregnation iet dadurch bedingt, dass das Papier 5 - 10'jfc Gewichtsanteile Wasser enthält. Dieses muss in einem konbinierten Thermp-Vakuum-Prozess während der Entgasungsphase entfernt werden. Die Verluste des Teildielektrikuma Papier-Polychlordifheriyl können nicht unter eine Grösaenordnung von 1,8— 2,2%b gebrachtThis additional at least one paper layer enables reliable impregnation, however, it also has considerable disadvantages. These disadvantages affect costs The linear relationship of the paj-ieres »· Additional effort in impregnation, losses and voltage limitation downward. The paper insert entails additional costs, in particular are significant where the paper insert becomes very thin at low stresses. The additional work involved in impregnation is due to the fact that the paper 5 - 10'jfc Contains parts by weight of water. This has to be done in a combined Thermp vacuum process removed during the degassing phase. The losses of the partial dielectric, paper-polychlorodifheriyl cannot be brought below a magnitude of 1.8-2.2% b

0 0 9 8 3 U 11 ö 1 00 0 9 8 3 U 1 1 ö 1 0

~²~ 190595C~ ² ~ 190595C

werden und belasten damit die Verlustbilanz des Kondensators erheblich, während das Teildielektrikum Polypropylen Verlustfaktoren von nur Ρ,2ίο aufweist. Schliesslich darf im Teildielektrikum Papier-Polychlordiphenyl die elektrische Feldstärke 20 Volt pro Mikron kaum überschreiten, während die Feldstärke in einer mit Polychlordiphenyl imprägnierten Polypropylenfolie 40 - 50 Volt pro Mikron betragen darf. Somit ist der dem Dielektrikum zur Verfügung stehende Raum schlechter ausgenützt, als es mit der imprägnierten Kunststoff-Folie allein möglich ware. Di der Dicke der Kunststoff-Folie nach unten technologische Grenzen gesetzt sind, die beim Polypropylen zur Zeit 6 Mikron betragen, andererseits Papier unter 9 Mikron in grösseren Breiten nur mii*.*—.« gewickelt werden kann, begrenzt das Papier den Spannungsbereichi nach im^'f. yshz- spürbar.are and thus burden the loss balance of the capacitor considerably, while the partial dielectric polypropylene has loss factors of only Ρ, 2ίο. Finally, in the partial dielectric paper-polychlorodiphenyl, the electric field strength may hardly exceed 20 volts per micron, while the field strength in a polypropylene film impregnated with polychlorodiphenyl may be 40-50 volts per micron. The space available for the dielectric is thus used less well than would be possible with the impregnated plastic film alone. There are technological limits to the thickness of the plastic film, which are currently 6 microns for polypropylene, on the other hand, paper under 9 microns in larger widths can only be wound with *. * -. «, The paper limits the tension range to im ^ 'f. yshz- noticeable.

Ein Dielektrikum, das gemäss Obigem aus zwei Schichte»-- i« Mikron dicker Folie und aus einer 5chicht 9 Mikron dickem Papier bestünde,, könnte für 720 Volt eingesetzt werden. Entfällt das Papier, so körinte die Spannung auf 540 Volt gesenkt"werden. Man^:käme damit in den Bereich der Spannungen 500 - 550. Volt, der in der Energieversorgung eine wichtige Stelle einnimmt. , ' ;■"" ·' ; -A dielectric, which, according to the above, would consist of two layers "- 1" micron thick film and a 5 layer 9 micron thick paper, could be used for 720 volts. If the paper is omitted, the voltage should be lowered to 540 volts ". You ^: would come into the range of voltages 500 - 550 volts, which is an important part of the energy supply., ';■""·'; -

Zweck der Erfindung ist, die genannten Mängel zu behöben. · .;■".-. ;The purpose of the invention is to remedy the deficiencies mentioned. ·.; ■ ".-.;

Die Erfindung besteht darin, dass die Metallbeläge Vertiefungen (Prägungen) erhalten, die zum Wickelrand führen, durch die vom Rand her die eingawickelte Luft leicht " evakuiert und das Imprägniermittel dem Dielektrikumsraum laicht zugeführt ssjsrden kann. Die Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Abbildungen erläutert. Es zeigen s Fig. 1; Anordnung der Metallbeläge (Folien) und Kunststoff zwischenlagen,, wobei■ di© Beläge dar einen Polarität mit 1, diejenigen dar anderen mit 2 und di©Zv*iseh©n lagen mit 3 bezeichnet sind? -The invention consists in that the metal coverings receive depressions (embossings), which lead to the edge of the wrap, through which the air wrapped in from the edge is easy " evacuated and the impregnating agent spawns in the dielectric space. The details of the invention are explained with reference to the figures. It show s Fig. 1; Arrangement of the metal coverings (foils) and plastic intermediate layers, where ■ di © Coatings represent one polarity with 1, those on the other with 2 and di © Zv * iseh © n are marked with 3? -

Fig. 2-! 4 bedeutet die Wickelachss und 5 di© Wickalrichtung„Fig. 2-! 4 means the winding axis and 5 di © winding direction "

Fig. 3ί Draufsicht auf einen mit iinienartigen VertiefZungen versehenan MBtallbsiagy wobei 6 die Folienbreite bedeutet,, _ '_' Fig. 3ί Top view of a line-like recesses provided with tongues on MBtallbsiagy where 6 means the film width ,, _ '_'

Fig. 4: Ein Ausführungsbeispiel eines. Metallbelages in Seitenansicht» Für die MetallbelMge werden vorzugswaisB aus Aluminium gewalzte und weichgeglühtB Metallfolien verwendet. Εϊηβ solche Folie wird zwischen einer Prägewalze aus Stahl und einer Ge§anwalze z.B. aus Gummi, hindurchgeführt,, sodö&s sich ein Muster : in die Folia einprägt und in ihr dauerhaft erhalten bleibt» Im vorliegenden Beispiel Fig. 4 ist eine Folie 1, 2 von θ Mikron Dicke 7 derart geprägt wordsn„ dass die G@eairst~ dicke '8 14 Mikron beträgt. Die Tiefs lü der Prägung 9 ist daher & Mikron. Die Teilung ^:--11 beträgt 120 Linien pro cm. 5omit folgt alls 83 Mikron sine Linie. VJichtig ist₉ dass dia ; Schultern der Prägung rund sind, sodass eins stärkaxe Inhcinogenität . ..-. .' des elektrischen Feldes'vermieden wird. Vorteilhaft ist ferner;, ■".. . -.Fig. 4: An embodiment of a. Side view of metal covering »For the metal covering, preference is given to using rolled and soft annealed metal foils made of aluminum. Such a film is passed between an embossing roller made of steel and an embossing roller, for example made of rubber, so that a pattern is formed: in the film and is permanently retained in it. In the present example, FIG θ micron thickness 7 embossed in such a way that the G @ eairst thickness' 8 is 14 microns. The low lü of the embossing 9 is therefore & micron. The division ^: --11 is 120 lines per cm. So all 83 microns follow its line. What is important is ₉ that dia; Shoulders of the embossing are round, so that there is strong incinogeneity. ..-. . ' of the electric field 'is avoided. It is also advantageous ;, ■ "... -.

Blatt Nr.:Sheet number.:

3.Λ./10Ί.Ο'3.Λ. / 10Ί.Ο '

OJf. Konns. dar VorpchrifiOJf. Konns. the pre-script BAD OHIGWALBAD OHIGWAL

dass die Prägung praktisch spiegelbildlich auf beiden Seiten dsr Folie erschsint, dg ja im Kondensatorwickel nach beiden Ssitan des Metallbelagcs eine Kapazität entsteht. Im vorliegenden Beispiel ist für die Prägung eine gerade Linie gewählt, die gegenüber der Wickelachse einarr Winkel von.ca. 15 einnimmt. Jlies ist erforderlich, um einen ruhigen Lauf beim Prägen und Wickeln sicherzustellen. Natürlich ist jede andere Art der Prägung zulässig, vorausgesetzt, dass sie gesicherte Kanalverbindungen zum Wickelrand schafft. Hierzu kommen alle Verformungen einer Metallfolie in Betrecht, wie Prägen, Pressen, Rollen oder auch materislabtragende Verfahren, mögen sie zu einem ein- oder beidseitigen Vertiefungssystem führen» selen sie geometrisch regelmässig oder seien sie statistisch unregelmässig, wie z.B. entsprechend einer Pa[ieroberfläche. Auch kann die Prägung so ausgeführt werden, dass auf der Gegenseite des Metallbelages ein gleichwertiges System von Vertiefungen hervorgerufen wird.that the embossing appears practically mirror-inverted on both sides of the foil, dg Yes, a capacitance arises in the capacitor winding after both Ssitan des Metallbelagcs. In the present example, a straight line is chosen for the embossing, the opposite the winding axis at an angle of approx. 15 occupies. Jlies is required to have a ensure smooth running during embossing and winding. Of course any other kind The embossing is permitted, provided that it has secured channel connections to the edge of the winding creates. All deformations of a metal foil come into play here, such as Embossing, pressing, rolling or even material-removing processes, they like to become one unilateral or bilateral deepening systems guide them geometrically regularly or be statistically irregular, such as corresponding to a paper surface. The embossing can also be carried out in such a way that on the opposite side of the metal covering an equivalent system of indentations is created.

Da die gesicherte Impregnation zur Voraussetzung hat, dass eingewickelte Luft zum Hand abgezogen und das Imprägniermittel vom Rand her zugeführt wird, muss am fertigen Wickel das Vertiefungssystem jederzeit vom Rande her zugänglich sein. Aus Gründen der Spannungsfestigkeit ist es meist üblich, die Metallbeläge weniger breit, als die Dielektrikumslagen zu wählen. Es gibt nun gewisse Kunststoff-Folien wie z.B. Polyolefine, die vom Imprägniermittel mehr oder weniger durchtränkt werden. Diese Folien habBn die Neigung, ausserhalb der Metallbsläge zusammenzukleben und derart das Vertiefungssystem zumindest partiell zu versctiliessen. Om :=,n airisra solchen Falle dies zu verhindern, müssen die Metallbeläge auf beiden Seiten aus dem ViIicke 1 heraustreten, wobei jeder Wie. ·.-1 v?ite eine Polarität zugeordnet ist, siehe Fig. 1.Since the secured impregnation requires that wrapped air to Pulled off by hand and the impregnating agent fed in from the edge, must be finished Wrap the recess system to be accessible from the edge at all times. For reasons In terms of dielectric strength, it is usually common for the metal coverings to be less wide than that To choose dielectric layers. There are now certain plastic films such as polyolefins, which are more or less soaked by the impregnating agent. These foils have the Tendency to stick together outside of the metal strips and so the deepening system at least partially to be diluted. Om: =, n airisra such a case to prevent this, must the metal coverings protrude from the gap 1 on both sides, each like how. ·.-1 v? Ite a polarity is assigned, see FIG. 1.

Claims

1. Capacitor with a dielectric made of impregnated with organic impregnant organic plastic films between metal coverings (1, 2), characterized in that that a system of depressions is embossed in the metal coverings (1, 2) in such a way that that the depressions (9) to the sides or the beginning and end of the capacitor winding

to lead.

2. Capacitor according to claim 1, characterized in that the depressions (9) with one another stay in contact.

3. Capacitor according to claim 1, "characterized in that the depressions (9) are not connected to each other.

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

ei. «* ■" I "009834/1010

OfI. Kennz. dei VorschriftOfI. Code of the regulation

190595G

4. Capacitor according to Claims 1 to 3, characterized in that the jj / stem is embossed by indentations in both sides of the metal coverings.

5. capacitor n ^ ch claims 1 to 3, characterized in that the E in embossing a system of depressions (9) in one side of the metal coverings (1, "Z) on the other side leads to an equivalent system, its. Wells (1, 2} lead to the lead or the beginning and end of the capacitor winding .;

6. Capacitor after. Claim 1, characterized in that the impression of a System of recesses (9) in the metal coverings (1, 2) through each type of Deformation occurs.

7. ' Capacitor according to Claim 1, characterized in that the embossing a system of recesses (9) in the metal coverings (1, 2) through each Type of material removal takes place. >

8. Capacitor according to claim 1, characterized in that the .embossed Metal coverings (1, 2) each on the one assigned to the same) polarity extend to the edge of the capacitor winding or beyond

BAD ORIGINAL """" · \ ~~ 0 0 9 8 3 Λ / TO 1 0

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