DE1930656A1

DE1930656A1 - Impregnated plastic dielectric capacitor

Info

Publication number: DE1930656A1
Application number: DE19691930656
Authority: DE
Inventors: Heywang Dipl-Phys Dr Hermann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-06-18
Filing date: 1969-06-18
Publication date: 1971-01-07
Also published as: DE1930656B2

Abstract

Although the dielectric proper is of plastic material, one of the electrodes is of sandwich design, each face of an absorbent insulating material being metallised and the metallising short circuited so that the insulator between the layers is free of any electric field. The surface of this sandwich electrode permits the ingress of the impregnant. The interlayer is paper and the counter electrode is formed by metallising one face of the plastic dielectric. This itself consists of two layers of different plastics, that on which the electrode metallising is carried being more temp. stable and thicker than the other.

Description

ImDrägnierter elektrischer Kondensator Die Erfindung bezieht sich auf einen imprägnierten elektrischen Kondensator, dessen Dielelctrikum ausschließlich aus nicht imprägnierbaren bzw. nicht saugfähigen Kunststofffolien besteht. Im-Drawn Electrical Capacitor The invention relates to on an impregnated electrical capacitor, its dielectric only consists of non-impregnable or non-absorbent plastic films.

Elektrische Kondensatoren, insbesondere solche für Jechselspannungsbetrieb, erden bekanntlich imprägniert, um Hohlräume im Kondensatorkörper, die zu Sprühentladungen führen, auszufüllen. Hohlräume befinden sich z. B. zwischen den Oberflächen der Dielektrikumsfolien und den Belegungen, da diese Oberflächen nie völlig glatt sind. Außerdem befinden sich im Dielektrikum Poren - bei norösem Papier sehr viele, bei Kunststoffolien verhältnismäßig wenige - , die genau wie der Luftspalt zwischen Belegung und Dielektrikumsfolie mit Imprägniermittel ausgefüllt edlen müssen.Electrical capacitors, especially those for AC voltage operation, earth is known to be impregnated to create cavities in the capacitor body that lead to spray discharges lead to fill out. Cavities are z. B. between the surfaces of the Dielectric foils and the coverings, as these surfaces are never completely smooth. In addition, there are pores in the dielectric - very many in normal paper, at Plastic films relatively few - which exactly like the air gap between Occupancy and dielectric film filled with impregnating agent must be noble.

Aus der US-Patentschrift 3 363 156 ist ein imprägnierter elektrischer Kondensator belcannt, dessen Dielektrikum ausschließlich aus Kunststoffolien besteht. Die Belegungen dieses Kondensators bestehen aus Metallfolien. Bin üerartiger Kondensator kann jedoch nur bei relativ niedrigem Wickelzug imprägniert werden. Dabei entstehen relativ dicke Ölschichten, deren Durchschlagsfeldstärke weit niedriger ist als die von guten Kunststoffolien. Bei hohem Wickelzug wird der Kondensator aber nicht imprägnierbar, da die Folien im Querschnitt stets gewisse Dickenungleichmäßigleiten zeigen; es bilden sich abgeschlossene Räume; aus denen die Luft in sinnvollen hrbeitszeiten nicht entfernt werden kann.From US Pat. No. 3,363,156 there is an impregnated electrical Belcannt capacitor, the dielectric of which consists exclusively of plastic films. The assignments of this capacitor consist of metal foils. I'm a strange capacitor however, it can only be impregnated with a relatively low winding tension. This creates relatively thick layers of oil whose breakdown field strength is far lower than that of good plastic films. However, if the winding tension is high, the capacitor cannot be impregnated, since the foils always show certain thicknesses in cross section; it closed spaces are formed; from which the air in reasonable hours cannot be removed.

In der älteren Patentanmeldung P 15 64 792.4 ist ein Xonden- sator vorgeschlagen, dessen Diclektrikum ausschließlich aus Kunststoffolien besteht und bei dem beide Elektroden aus beidseitig metallisierten Papierbcindern bestehen. Die beiden Metallisierungen auf jedem Papierband sind kurzgeschlossen und bilden eine Kondensatorelektrode. Lin derartiger Kondensator läßt sich, wie sich gezeigt hat, vollständig durch imprägnieren.In the older patent application P 15 64 792.4 a Xonden- sator proposed whose Diclektrikum consists exclusively of plastic films and Both electrodes consist of paper binders that are metallized on both sides. The two metallizations on each paper tape are short-circuited and form a capacitor electrode. Lin such a capacitor can, as has been shown has to completely impregnate.

Vorliegende Erfindung zeigt einen Kondensator, welcher ebenfalls vollständig durchimprägniert werden kann und welcher außerdem eine erhöhte Volumenkapazitnt besitzt.The present invention shows a capacitor which is also complete can be impregnated and which also has an increased volume capacity owns.

Erfindungsgemäß wird dies beim eingangs geschilderten Kon-' densator dadurch erreicht, daß eine der Elektroden aus einer beidseitig metallisierten, imprägnierbaren, im feldfrei n Raum zwischen zwei kurzgeschlossenen Metallisierungen angeordneten Isolierstoffeinlage besteht.According to the invention, this is the case with the capacitor described at the beginning achieved in that one of the electrodes consists of a double-sided metallized, impregnable, arranged in the field-free n space between two short-circuited metallizations Insulation insert consists.

Für die Isolierstoffeinlage wählt man einen Stoff, welcher porös, nachgiebig und saugfähig ist. Am besten@ eignet sich hierfür ein Papierband. Die Gegenelelctrode besteht, um eine möglichst höhe Volumenkapazität zu erreichen, aus einer regenerierfähig dünnen, auf eine Dielektrikumsfolie aufgebrachten Netallisierung.For the insulating material insert you choose a material that is porous, compliant and absorbent. Paper tape is best @ for this. the In order to achieve the highest possible volume capacity, the counter electrode consists of a regenerable thin metallic coating applied to a dielectric film.

Zunächst erscheint es, als ob durch diesen Aufbau der Kondensator nicht mehr vollständig imprägnierbar ist. In der Tat gelingt aber die vollständige Imprägnierung auch hier.At first it appears as if this structure makes the capacitor can no longer be completely impregnated. In fact, however, the complete one succeeds Impregnation here too.

Ist beispielsweise, wenn' das Dielektrikun aus einer netallisierten Kunststoffolie und einer unmetallisierten Kunststoffolie besteht, zwischen diesen beiden Kunststofflagen Luft eingeschlossen, so übt diese beim Evakuieren der im- -prägnierbaren Isolierstoffeinlage, die z. B. aus Papier besteht, auf die Kunststoffolien einen einseitigen Druck aus, bis diese so weit nachgeben, daß die Luft entweichen kann.For example, if the dielectric is made of a metalized There is plastic film and an unmetallized plastic film between these trapped air in both plastic layers, this exerts itself when evacuating the im- -impregnable insulating material that z. B. consists of paper, on the plastic films a one-sided pressure until they give so far that the air can escape can.

Beim Impräg@ieren können dann dic Lunker direkt aufgefüllt, werden. Findet dies nicht statt, dann drückt die zwischen der nachgiebigen imprägnierbaren Isolierstoffeinlage und dem Kunststoff vJrdringende Imprägniermasse die beiden Kunststoffolien so fest aufeinander, daß sich zwischen ihnen kein Hohlraum mehr befindet. Auf eine Dielektrikumslage kommt dann nur noch ein zu imprägnierender Luftspalt, was zur weiteren Erhöhung der Raumkapazität beiträgt.During the impregnation process, the voids can then be filled directly, will. If this does not take place, then the pressure between the resilient impregnable Insulating material and the impregnating compound that penetrates the plastic, the two plastic films so tightly on each other that there is no longer any cavity between them. On a Dielectric layer is then only an air gap to be impregnated, which leads to contributes to a further increase in room capacity.

Aus der deutschen Patentschrift 876 274 ist ein Kondensator bekannt, bei dem eine Elektrode aus einer beidseitig metallisierten Isolierstoffeinlage und die Gegenelektrode aus einer nicht ausbrennfähigen Metallfolie besteht. Dieser Kondensator ist jedoch nicht imprägniert.From the German patent specification 876 274 a capacitor is known, with one electrode made of an insulating material insert metallized on both sides and the counter electrode consists of a non-burnout metal foil. This capacitor however, it is not impregnated.

Anhand der Figuren sollen an Ausführungsbeispielen die Erfindung und Vorteile derselben näher erläutert werden.Based on the figures, the invention and Advantages of the same are explained in more detail.

In Fig. 1 ist ein Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Kondensator gezeigt. Die eine Elektrode besteht aus dem Papierband 1, welches beidseitig mit den fletallisierungen 2 und 3 versehen ist. Das Dielektrikum besteht aus der unmetallisierten Kunststoffolie 4 und der einseitig metallisierten Kunststoffolie 5. Die Belegung auf der metallisierten Kunststoffolie 5 bildet zum beidseitig metallisierten Papier band 1 die Gegenelektrode. Beide Elektroden werden von den stirnseitig aufgebrachten Stirnkontaktschichten erfaßt und über diese mit äußeren Anschlußdrähten verbunden. In der Regel wird der Kondensatorkörper der Stirnkontaktschichten nach dem Aufspritzen imprägniert. Das Imprägniermittel dringt dabei von den Stirnseiten her im wesentlichen an den metallisierten Papierbändern 1 cntlang in den Kondensatorkörper ein.In Fig. 1 is a section through a capacitor according to the invention shown. One electrode consists of the paper tape 1, which is on both sides with the metallizations 2 and 3 is provided. The dielectric consists of the unmetallized Plastic film 4 and the one-sided metallized plastic film 5. The assignment forms on the metallized plastic film 5 to paper metallized on both sides band 1 the counter electrode. Both electrodes are attached to the front side Detected end contact layers and connected via this to external connecting wires. As a rule, the capacitor body becomes the end contact layers after spraying impregnated. The impregnating agent essentially penetrates from the end faces along the metallized paper strips 1 into the capacitor body.

Dadurch wid den oben beschriebenen thechanismus wird eine vollständige Imprägnierung des Kondensatorkörpers möglich.By doing this, the thechanism described above becomes a complete one Impregnation of the capacitor body possible.

Das Dielektrikum kann sowohl aus einen quellbaren als auch aus-einem nicht quellbaren Stoff bestehen. ist das Dielektri-,k quellbar, dann erden die Luftspalte von'dem angeauol- lenen Teil des Diele]ctrikums nach der Imprägnierung ausgefüllt.The dielectric can consist of both a swellable and a non-swellable material. if the dielectric, k is swellable, then the air gaps are grounded von'dem angeauol- Part of the floorboard after impregnation filled out.

Die Kunststoffolie 5, welche die Metallisierung 6 trägt, ist in vorteilhafter Weise temperaturfester als das Dielektrikumsband 4, da die Metallisierung 6 aufgedampft wird. Beide Kunststoffolien können gleich dick oder verschieden dick sein, wobei es vorteilhaft ist, die metallisierte Kunststoffolie dicker zu bemessen.The plastic film 5, which carries the metallization 6, is advantageous Way more temperature-resistant than the dielectric tape 4, since the metallization 6 is vapor-deposited will. Both plastic films can be of the same thickness or of different thicknesses, whereby it is advantageous to make the metallized plastic film thicker.

Eine noch weitere Steigerung der Raumkapazität läßt sich durch einen Aufbau nach Fig. 2 erreichen. Auch diese Figur zeigt einen Schnitt durch einen Kondensatorkörper. Dabei ist eine beidseitig netallisierte Papierbahn 1 mit vier Kunststoffolien verwickelt, von denen drei (5, 5', 5'') einseitig metallisiert sind. Die Belegungen 6 und 6'' der Dielektrikumsfolien 5 und 5'' sind entgegengesetzt zu den Metallisierungen 2 und n auf dem Papierband 1, welche eine Elektrode im fertigen Kondensator bilden, gepolt. Die Belegung 6' auf der Dielektrikumsfolie 5' ist mit den Iletallisierungen 2 und 3 auf dem Papierband gleich gepolt und befindet sich zwischen den beiden Belegungen 6 und 6''.An even further increase in the room capacity can be achieved with a Achieve structure according to FIG. This figure also shows a section through a capacitor body. A paper web 1 metalized on both sides is entangled with four plastic films, three of which (5, 5 ', 5' ') are metallized on one side. The assignments 6 and 6 '' the dielectric foils 5 and 5 ″ are opposite to the metallizations 2 and n on the paper tape 1, which form an electrode in the finished capacitor, polarized. The occupancy 6 'on the dielectric film 5' is with the metalizations 2 and 3 have the same polarity on the paper tape and are located between the two assignments 6 and 6 ''.

Durch diesen Aufbau kann die Raumkapazität um 50 - 100 % gesteigert werden. Auch ,dieser Kondensator ist stirnkontaktiers.With this structure, the room capacity can be increased by 50 - 100% will. Also, this capacitor is front contact.

Eine weitere Erhöhung der Volumenkapazität kann außerdem dadurch"erreicht erden, daß das Dielektrikum aus iackschichten besteht. Der Aufbau erfindungsgemäßer Kondensatoren mit Lackschichtendielektrika ist in den Figuren 3, 4 und 5 schematisch dargestellt. Die eine Elektrode besteht dabei aus einem beidseitig metallisierten Papierband 1 und die Gegenbelegung aus einer auf die Kunststoffolie 5 aufgebrachten Metallisierung 6. Das Dielektrikum besteht aus einer oder mehreren Lackschichten 7 und 8. Die Lackschichten können dabei unmittelbar auf das beidseitig metallisierte Papierband 1 (Fig. 3) oder auf die Belegung 6 der Kunststoffolie 5 (Fig. 4) oder sowohl auf das beidseitig metallisierte Papierband als auch auf die metallisierte Kunststoffolie 5 (Fig. 5) aufgebracht sein. Die Kunststoffolien 5 und die beidseitig metallisierten Papierbänder 1 können dabei einseitig oder beidseitig lackiert sein.A further increase in the volume capacity can also be achieved in this way ground that the dielectric consists of iackschichten. The structure of the invention Capacitors with lacquer layer dielectrics is shown schematically in FIGS. 3, 4 and 5 shown. One electrode consists of one that is metallized on both sides Paper tape 1 and the opposing occupancy from one applied to the plastic film 5 Metallization 6. The dielectric consists of one or more layers of lacquer 7 and 8. The lacquer layers can be applied directly to the metalized on both sides Paper tape 1 (Fig. 3) or on the occupancy 6 of the plastic film 5 (Fig. 4) or both the paper tape metallized on both sides as well as on the metallized plastic film 5 (Fig. 5) be applied. The plastic films 5 and the metallized on both sides Paper tapes 1 can be coated on one or both sides.

11 Patentansprüche 5 Figuren11 claims 5 figures

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Impregnated electrical capacitor, whose dielectric consists exclusively of plastic foils, d a d u r c h g e k e n n n n z i c h n e t that one of the electrodes consists of a double-sided metallized, arranged in the field-free space between two short-circuited metallizations (2 and 3) Insulating material insert (1) is made, this electrode has such a surface, that the penetration of impregnating agents is made possible.

2. Electrical capacitor according to claim 1, d a -d u r c h g e k It is noted that the insulating material insert (1) is made of paper.

3. Electrical capacitor according to claim 1 or 2, d a d u r c h it is noted that the counter-electrode consists of a dielectric film (5) applied metallic coating (6).

4. Electrical capacitor according to one of claims 1 to 3, d a it is indicated that the dielectric (4 or 5) is at least partly made of swellable plastic

5. Electrical capacitor after one of claims 1 to 4, d u r c h e k e n n e i c h n e that the dielectric consists of two plastic tubes (4 and 5

6. Electrical capacitor as required 5, d a d u r c h e k e n n n n z e i c h n e t that the dielectric film (5), which the metallization (carries, is more temperature-resistant than the unmetallized Dielectric film (4).

7. Electrical capacitor according to claim 6, d a -d u r c h g e k It is noted that the dielectric film (5), which is the metallization (6) is thicker than the unmetallized dielectric film (4).

8. Electrical capacitor according to one of claims 1 to 4, d a D u r c h e k e n n n n n e i c h n e t that an impregnable that is vaporized on both sides Insulating insert (1) entangled with four dielectric foils (4, 5, 5 ', 5' ') is, with three of the dielectric films (5, 5 ', 5 ") being metallized on one side.

9. Electrical capacitor according to one of claims 1 to 3, d a it is not indicated that the dielectric is made of Lac): layers (7, 8) exists.

10. Electrical capacitor according to claim 9, d a -d u r c h g e k It is noted that the lacquer layers on both electrodes (2, 1, 3 and 6 'are applied.

11. Electrical capacitor according to claim 8, d a -d u r c h g e k It is noted that the lacquer layers on one of the two electrodes (2, 1, 3 or 6) are applied.

L e r s e i t e