DE1954948A1

DE1954948A1 - Regenerierfaehiger elektrischer Kondensator

Info

Publication number: DE1954948A1
Application number: DE19691954948
Authority: DE
Inventors: Reiner Dr Simson
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-06-25
Filing date: 1969-10-31
Publication date: 1971-05-06
Also published as: DE1954948C3; DE1954948B2

Description

Regenerierfahiger elektrischer Kondensator Zusatz zum Patent ....... (Patentanmeldung P 17 64 546. 4) Die Erfindung bezieht sich auf einen regenerierfahigen elektrischen Kondensator mit beidseitig auf die Dielektrikumsfolien aufmetallisierten Belegungen, welche über stirnseitige Kontaktmetallschichten mit den äußeren Stroszuftthrungselementen verbunden sind nach Patent ....... (Patentanmeldung P 17 64 546. 4).
Aus der deutschen Ansiegeschrift 1 093 162 ist ein regenerierfahiger elektrischer Kondensator bekannt, welcher aus beidseitig metallisierten Dielektrikumsfolien besteht. Die metallisierten 1)ielektrikumsfolien weisen dabei an der einen Polienlängskante metallfreie- Randstreifen auf und die anderen metallisierten Dielektrikumsfolien an der anderen Längskante.
Zwei derartige Dielektrikumsfolien sind zu einem Kondensator derart verwickelt, daß zwei benachbarte Metallisierungen deckungsgleich übereinander angeordnet sind. Dieser Kondensator besitzt mehrere Nachteile. Der bekannte Kondensator regeneriert nfimlich bei höheren Spannungen unzureichend, weil ein Durchschlag in den Nachbarlagen der Belegungen Folgedurchschläge erzeugt, die sich bis zu einem Schmelzdurchschlag verst ilken können. Außerdem ist die Sprüheinsatzspannung dieser Kondensatoren unerwarteterweise relativ niedrig. In der Praxis ist es nämlich kaum möglich, die Metallisierungskanten, welche neben den belagfreien Isolierrändern liegen, bündig zur Deckung zu bringen. An diesen Stellen tritt deshalb sehr bald Sprühen auf. Der überstehende Belagsteil wird dabei abgespruht, bis sich beide Metallisierungskanten genau überdecken. Aus diesem Sprühen ergeben sich Folgedurchschlage.
Weiterhin sind die bekannten Kondensatoren schlecht impräg rierbar, da die Luftspalte zwischen den metallisierten Dielek trikumsfolien sehr schmal sind. eiterhin zeigt es sich, daß Kondensatoren dieser Bauart schlecht kontaktierbar sind, da die Folien zumindest ungefahr bündig miteinander verspult sind und an den Stirnseiten keine Fugen entstehen, an denen sich das Schoopmaterial verkrallen kann.
In der Hauptanmeldung ist ein elektrischer regenerierfähiger Kondensator beschrieben, der aus beidseitig metallisierten Dielektrikumsfolien besteht. Es sind dabei zwischen je zwei ganz oder nahezu bis an die stirnseitigen Kanten benachbarter Dielektrikumsfolien ragende, gleichpolige Belegungen eine Folie unter Freilassung stirnseitig überstehender Belegungsränder eingelegt. Ein derartiger Kondensator ist infolge der gestuften Struktur der Stirnflichen durch Kontaktschichten gut kontaktierbar. Die Stirnkontaktschichten sina nämlich mechanisch einwandfrei an den Stirnfleichen verankert. Es zeigen sich jedoch bei diesem Kondensator an den nicht kontaktierten Kanten der Belegungen Sprüherscheinungen, welche zur Zerstörung des Kondensators ffihren.
Da bei Wechselspannungskondensatoren mit selbstheilenden Belegungen sehr hohe Betriebsfeldstärken angewendet werden, besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die Sprüheinsatzspan nung zu erhöhen.
Erfindungsgemiß wird dies dadurch erreicht, daß der Xondensator zumindest in den stirnseitigen Bereichen imprägniert ist.
Da der Kondensator zumindest in den stirnseitigen Randbereichen imprägniert ist, kann gemaß der Erfindung der Kondensa tor auch vollstandig imprigniert sein. Es geneigt aber um die Sprüheinsatzepannung an den nicht kontaktierten Kanten der Belegungen, welche sich neben den metallfreien RandlEingsstreifen befinden, zu erhöhen, den Kondensator nur in diesen Bereichen, daß heißt in den stirnseitigen Randbereichen des Kondensatorkörpers zu imprägnieren. Der erfindungsgemäße Kondensator ist gut imprr-ignierbar. Da der Luftspalt nicht im Feld liegt und dielektrisch deshalb nicht wirksam wird, können Beilauffolien verwendet werden, die sich für die Imprägnierung gut eignen. Hierzu verwendet man bevorzugt extrem rauhes Papier. Durch die Imprägnierung hat es sich herausgestellt, daß der Kondensator bei höheren Spannungen betrieben werden kann. Außerdem weist der erfindungsgemäße Kondensator eine gute Regeneri-erftihigkeit auf. Die beigespulten Isolierstoffolien wirken nämlich als Durchschlagbegrenzung und können weiterhin als Sauerstoff- bzw. Wasserstofflieferanten dienen.
In Ausgestaltung der Erfindung werden ftir die beigespulten nicht metallisierten Isolierstoffolien von Imprägniermittel anetuellbare Kunststoffolien verwendet. Die angequollenen Kunststoffolien vergrößern ihr Volumen und legen sich um die nicht kontaktierten Belegungskanten.
Zur Ausgestaltung der Erfindung sind verschiedene Möglichkeiten denkbar. In vorteilhafter Weise kann man abwechselnd beidseitig metallisierte Dielektrikumsfolien und unmetallisierte Isolierstoffbänder aufeinanderlegen. Weiterhin ist es von Vorteil, abwechselnd zwei unmittelbar aneinanderliegende, beidseitig metallisierte Dielektrikumsfolien, deren Metallisierungen auf den Berhrungsflächen sich genau überdecken, und eine nichtmetallisierte Isolierstoffolie anzuordnen.
Anhand der Figuren soll an Ausführungsbeielen die Erfindung und Vorteile derselben erl:)tert werden.
Fig. 1 zeigt eine bekannte Ausführungsform eines regenerierenden Kondensators mit beidseitig metallisierten Dielektrikumsfolien.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemçißen Kondensators.
Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausftihrungsteispiel des erfindungsgemäßen Kondensators.
Die Figur 1 zeigt einen aus der deutschen Auslegeschrift 1 093 162 bekannten Kondensatoraufbau. Es sind dabei beidseitig metallisierte Dielektrikumsfolien 1 und.2, welche die Metallisierungen 3 und 4 und 5 und 6 tragen, übereinandergeschichtet bzw. miteinander verwickelt. Die sich berührenden Metallisierungen 4 und 6 bzw. 3 und 5 liegen in der Praxis ungefähr deckungsgleich übereinander. Ein derartiger Kondensator weist die eingangs dargestellten Nachteile auf.
In der Figur 2 ist ein erfindungsgemäßer Kondensator dargestellt. Es sind dabei abwechselnd beidseitig metallisierte Dielektrikumsbänder 1 bzw. 2 und erfindungsgemiß eingelegte, nichtmetallisierte Isolierstoffb:nder 7 und 8 übereinandergeschichtet.
In der Figur 3 sind. abwechselnd zwei unmittelbar aneinanderliegende, beidseitig metallisierte Dielektrikumsfolien 1 und 2 und eine nichtmetallisierte IsolierstofEP,lie 8 übereinander angeordnet. Es hat sich nämlich gezeigt, daß es zur Impragnierung des Kondensatorkörpers ausreicht, wenn pro zwei metallisierte Dielektrikumsbänder eine imprägnierbare Isolierstofffolie 8 in den Kondensatorkörper eingebracht wird.
Die saugfähigen bzw. impragnierbaren Isolierstoffolien 7 und 8 vermögen in vorteilhafter Weise Sauerstoff oder Wasserstoff abzugeben. Als geeignetes Material erweist sich hier Papier.
In vorteilhafter eise sind die nichtmetallisierten Isolierstoffbander nicht so breit bemessen wie die metallisierten Dielektrikumsfolien, so daß gestufte Stirnflächen entstehen.
In den Fugen der Stirnflächen können sich stirnseitig aufgebrachte Kontaktschichten gut verankern. Die sich gegenüberlie genden ietallisierungen 4 und 6 bzw. 3 und 5 der beiden Dielektrlkumsfolien 1 und 2 erst-recken sich jeweils bis zu der gleichen Stirnseite. Die Belegungsr,nder dieser Metallisierungen werden dort von den stirnseitig aufgebrachten Stirnkontaktschichten erfaßt und mit den äußeren Stromzufü.hrungselementen kontaktsicher verbunden. Im fertigen erfindungsgemaßen Kondensator bilden demnach die beiden Metallisierungen 4 und 6, welche sich auf verschiedenen Dielektrikumsfolien befinden, eine Kondensatorelektrode und die beiden Metallisierungen 3 und 5, welche wiederum auf verschiedenen Dielektrikumsbändern liegen, bilden - da sie über die stirnseitig aufgebrachten Kontaktschichten kurzgeschlossen sind - die Gegenelektrode. Zwischen diese kurzgeschlossenen Metallisierungen liegen im feldfreien Raum die nichtmetallisierten Isoliers toffb;) der 7 und 8. Durch den erfindungsgemäßen Auf bau liegen die Ölspalte praktisch nicht im elektrischen Feld des Kondensators, d. h. sie werden dielektrisch nicht beansprucht. Bunker, die z. B. durch starke Temperaturänderungen oder durch innere mechanische Spannungen entstehen können, beeinflussen die Sprheinsatzspannungen nicht.
Randsprühen an den Metallisierungskanten neben den metallfreien Rindern auf den metallisierten Oberflächen der Dielektrikumsfolien und anfriingliches Spritzen an Durchschlagsstellen können selbstuindig ausheilen. Die erfindunssgemaßen Kondensatoren sind ausgezeichnet imprägnierbar, weil man auch extrem rauhes Papier für die unmetallisieten Isolierstoffolien 7 und 8 verwenden kann. Große Ölspalte bzw. geringer Wickeldruck schaden den elektrischen Eigenschaften nicht. Außerdem wird die Sprtiheinsatzspannung heraufgeetzt, da an den Kanten der Belegungen sich Isolieröl befindet. Weiterhin wirken die Beilauffolien 7 und 8 und die eine Beilauffolie in der Figur 3 als Durchschlagsbegrenzung. Findet nämlich z. B. im Kondensator der Fig. 2 ein Durchschlag im Dielektrikum 2 zwischen den beiden Metallisierungen 5 und 6 statt, so hemmt die eingelegte Isolierstoffolie 7 einen weiteren Durchschlag bis zur Metallisierung 4 bzw. wird diese nicht beschädigt, wie es beim bekannten Kondensator der Fig. 1 der Fall ist. Auch beim erfindungsgemäßen Kondensator der Pig. 3 tritt diese Durch schlagsbegrenzung durch die Isolierstoffolie 8 auf.
Verwendet man als beilaufende Isolierstoffolien 7 bzw. 8 von lmpr-igniermittel anquellbare Kunststoffolien, dann legen sich die angequollenen Kunststoffolienteile eng an die nicht kontaktierten Belegungskanten an und setzen die dort herrschende elektrische i'eldstirke herab, dadurch rird die Spraheinsatzspannung an diesen Stellen erhöht. Damit sich die anquellbaren beilaufenden Kunststoffolien um die Belegungskanten legen, ist bei der Herstellung des Kondensatorkörpers darauf zu achten, daß die beilaufenden Folien über die nicht kontaktierten Bele gungskanten überstehen, wie es in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist. Zu diesem Zweck eignen sich als beilaufende Kunststoffolien POYPROPXLENFOItN, als geeignete Imprägniermittel erweisen sich solche Isolieröle, welche unter den Handelsnamen SHELt K 8 erhältlich sind.
Die erfindungsgemäßen Kondensatoren lassen sich am besten als '-ickelkondensatoren herstellen. Es werden bei einem Aufbau der Figur 2 vier verschiedene Folien auf dem Wickeldorn aufgewickelt und bei einem Aufbau der Figur 3 drei Folien.
7 Patentansprüche 3 Figuren

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Regenerierfähiger elektrischer Kondensator mit beidseitig auf die Dielektrikumsfolien aufmetallisierten Belegungen, welche iiber stirnseitige Kontaktmetallschichten mit den fRußeren Stromzuführungselementen verbunden sind, wobei zwischen je zwei ganz oder nahezu bis an die stirnseitigen Kanten benachbarter Dielektrikumsfolien ragende gleichpoZ lige Belegungen eine beilaufende nicht metallisierte Folie unter Freilassung stirnseitig überstehender Belegungsränder eingelegt ist, nach Patent ....... (Patentanmeldung P 17 64 546. 4), d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Kondensator zumindest in den stirnseitigen Randbereichen imprägniert ist.
2. Kondensator nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Isolierstoffolien (7 und 8) saug£vmhig sind.
3. Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h ne t , daß die Isolierstoffolien (7 und 8) quellbar sind.
4. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die metallisierten Dielektrikumsfolien (1 und 23 an den Stirnflächen über die nichtmetallisierten Isolierstoffolien (7 und 8) überstehen.
5. Kondensator nach einem der Anspruche 1 bis 4, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die nicht metallisierten Isolierstoffolien (7 und 8) bei einem Durchschlag durch das Dielektrikum --Nasserstoff bzw. Sauerstoff abzugeben vermögen.
6. Kondensator nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die nichtmetallisierten Isolierstoffolien (7 und 8) aus Papier bestehen.
7. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Isolierstoffolien (7 und 8) an den nichtkontaktierten Belegungskanten über die Belegungen überstehen.