DE202021101656U1 - Capacitor arrangement - Google Patents

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Abstract

Kondensatoranordnung, die umfasst:
ein Gehäuse (24);
mindestens einen Kondensator (2), der innerhalb des Gehäuses (24) platziert ist und eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und ein Dielektrikum umfasst, das die erste Elektrode von der zweiten Elektrode elektrisch isoliert; und
ein Drucksensorsystem, das ein Drucksensorelement (4) umfasst, das angepasst ist, ein elektrisches Signal in Reaktion auf einen vorbestimmten Druckanstieg innerhalb des Gehäuses (24) zu erzeugen,
dadurch gekennzeichnet, dass das Drucksensorsystem einen Druckkanal (6) umfasst, der eine Gasverbindung zwischen dem Inneren des Gehäuses (24) und dem Drucksensorelement (4) erzeugt, und dadurch, dass das Drucksensorelement (4) in einem Abstand vom Gehäuse (24) angeordnet ist.

Figure DE202021101656U1_0000
Capacitor arrangement comprising:
a housing (24);
at least one capacitor (2) placed within the housing (24) and comprising a first electrode, a second electrode and a dielectric that electrically isolates the first electrode from the second electrode; and
a pressure sensor system comprising a pressure sensor element (4) adapted to generate an electrical signal in response to a predetermined pressure increase within the housing (24),
characterized in that the pressure sensor system comprises a pressure channel (6) which creates a gas connection between the interior of the housing (24) and the pressure sensor element (4), and in that the pressure sensor element (4) is arranged at a distance from the housing (24) is.
Figure DE202021101656U1_0000

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Die Erfindung betrifft eine Kondensatoranordnung.The invention relates to a capacitor arrangement.

Ein Folienkondensator, der einen Fehler entwickelt, verursacht typischerweise, dass der Druck innerhalb eines Gehäuses des Folienkondensators ansteigt.A film capacitor developing a failure typically causes the pressure within a housing of the film capacitor to increase.

In einer bekannten Kondensatoranordnung befindet sich ein Drucksensorelement, das mit dem Kondensatorgehäuse verbunden ist und angepasst ist, ein elektrisches Signal als Reaktion auf einen vorbestimmten Druckanstieg innerhalb des Kondensatorgehäuses zu erzeugen, wobei das elektrische Signal eine Fehlersituation des Kondensators anzeigt.In a known capacitor arrangement there is a pressure sensor element which is connected to the capacitor housing and is adapted to generate an electrical signal in response to a predetermined pressure increase within the capacitor housing, the electrical signal indicating a fault situation of the capacitor.

Ein Problem bei der vorstehend beschriebenen bekannten Kondensatoranordnung ist der Raum, der vom Drucksensorelement neben dem Kondensatorgehäuse benötigt wird. Zusätzlich müssen sowohl das Drucksensorelement als auch dessen Signalleitungen häufig mit einer zusätzlichen Isolierung versehen werden, damit die verschiedenen elektrischen Potentiale des Kondensatorgehäuses und die mit den Signalleitungen des Drucksensorelements verbundene Leiterplatte keine Probleme verursachen.A problem with the known capacitor arrangement described above is the space required by the pressure sensor element next to the capacitor housing. In addition, both the pressure sensor element and its signal lines often have to be provided with additional insulation so that the different electrical potentials of the capacitor housing and the printed circuit board connected to the signal lines of the pressure sensor element do not cause any problems.

Kurze Beschreibung der ErfindungBrief description of the invention

Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Kondensatoranordnung zu entwickeln, mithilfe derer die vorstehend genannten Probleme gelöst werden können. Das Ziel der Erfindung wird durch eine Kondensatoranordnung erreicht, die durch das gekennzeichnet ist, was im unabhängigen Anspruch offenbart ist. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.It is an object of the invention to develop a capacitor arrangement by means of which the above-mentioned problems can be solved. The object of the invention is achieved by a capacitor arrangement which is characterized by what is disclosed in the independent claim. Preferred embodiments of the invention are disclosed in the dependent claims.

Die Erfindung beruht auf dem Anordnen des Drucksensorelements in einem Abstand von einem entsprechenden Kondensator, und Bereitstellen der Kondensatoranordnung mit einem Druckkanal, der eine Gasverbindung zwischen dem Inneren des Kondensatorgehäuses und dem Drucksensorelement erzeugt.The invention is based on arranging the pressure sensor element at a distance from a corresponding capacitor, and providing the capacitor arrangement with a pressure channel which creates a gas connection between the interior of the capacitor housing and the pressure sensor element.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Kondensatoranordnung besteht darin, dass keine Notwendigkeit besteht, Raum für das Drucksensorelement an der Seite des Kondensatorgehäuses zu reservieren, sondern das Drucksensorelement an einer frei gewählten Stelle in einem Abstand vom Kondensator platziert werden kann. Wenn der Druckkanal aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist, kann des Weiteren das Drucksensorelement auf einem beliebigen elektrischen Potential liegen, was eine noch größere Freiheit bietet, das Drucksensorelement zu positionieren. Zusätzlich besteht keine Notwendigkeit, Raum für das Drucksensorelement innerhalb des Kondensatorgehäuses zu lassen, was bedeutet, dass die Gehäusegröße reduziert werden kann, oder alternativ die Kapazität des Kondensators erhöht werden kann, wobei die äußeren Abmessungen des Gehäuses unverändert bleiben. In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Drucksensorelement mit einer Leiterplatte verbunden, und die Kondensatoren sind anderswo platziert.An advantage of the capacitor arrangement according to the invention is that there is no need to reserve space for the pressure sensor element on the side of the capacitor housing, but rather the pressure sensor element can be placed at a freely chosen location at a distance from the capacitor. If the pressure channel is made of an electrically insulating material, the pressure sensor element can furthermore be at any desired electrical potential, which offers even greater freedom to position the pressure sensor element. In addition, there is no need to leave space for the pressure sensor element inside the capacitor case, which means that the case size can be reduced or, alternatively, the capacitance of the capacitor can be increased while the external dimensions of the case remain unchanged. In one embodiment of the invention, the pressure sensor element is connected to a printed circuit board and the capacitors are placed elsewhere.

FigurenlisteFigure list

  • Die Erfindung wird nun im Zusammenhang mit den bevorzugten Ausführungsformen beschrieben werden, unter Bezugnahme auf die beigefügte 1, die eine Kondensatoranordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.The invention will now be described in connection with the preferred embodiments with reference to the appended 1 3, showing a capacitor arrangement in accordance with an embodiment of the invention.

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

1 zeigt eine Kondensatoranordnung, die ein Gehäuse 24, sechs Kondensatoren 2, ein Drucksensorsystem, eine Leiterplatte 7 und eine Steuerung 8 umfasst. Jeder Kondensator 2 ist innerhalb des Gehäuses 24 platziert und umfasst eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und ein Dielektrikum, das die erste Elektrode von der zweiten Elektrode elektrisch isoliert. In 1 ist eine obere Wand des Gehäuses 24 ausgespart, um die Kondensatoren 2 im Inneren des Gehäuses 24 darzustellen. 1 shows a capacitor arrangement comprising a housing 24 , six capacitors 2 , a pressure sensor system, a printed circuit board 7th and a controller 8th includes. Any capacitor 2 is inside the case 24 and includes a first electrode, a second electrode, and a dielectric that electrically isolates the first electrode from the second electrode. In 1 is a top wall of the case 24 recessed to the capacitors 2 inside the case 24 to represent.

Das Drucksensorsystem umfasst ein Drucksensorelement 4 und einen Druckkanal 6. Das Drucksensorelement 4 ist in einem Abstand zum Gehäuse 24 angeordnet und ist angepasst, als Reaktion auf einen vorgegebenen Druckanstieg innerhalb des Gehäuses 24 ein elektrisches Signal zu erzeugen. Der Druckkanal 6 erzeugt eine Gasverbindung zwischen dem Inneren des Gehäuses 24 und dem Drucksensorelement 4.The pressure sensor system includes a pressure sensor element 4th and a pressure channel 6th . The pressure sensor element 4th is at a distance from the housing 24 arranged and adapted in response to a predetermined increase in pressure within the housing 24 to generate an electrical signal. The pressure channel 6th creates a gas connection between the interior of the housing 24 and the pressure sensor element 4th .

Jeder Kondensator 2 ist ein Folienkondensator, in dem das Dielektrikum zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode Polypropylen umfasst. In einer alternativen Ausführungsform ist mindestens ein Kondensator ein Folienkondensator, dessen Dielektrikum ein anderes Kunststoffmaterial umfasst. In einer anderen alternativen Ausführungsform ist mindestens ein Kondensator von einem anderen Typ als ein Folienkondensator.Any capacitor 2 is a film capacitor in which the dielectric between the first electrode and the second electrode comprises polypropylene. In an alternative embodiment, at least one capacitor is a film capacitor, the dielectric of which comprises a different plastic material. In another alternative embodiment, at least one capacitor is of a different type than a film capacitor.

Der Druckkanal 6 ist ein luftdichter Schlauch, der aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist, das hinreichend wärme- und vibrationsbeständig ist. In einer alternativen Ausführungsform ist der Druckkanal ein steifes Rohr. Der Vorteil eines flexiblen Schlauches ist, dass er leicht auf die für jede Anordnung geeignete Länge zu kürzen ist. Außerdem passt ein flexibler Schlauch auch ohne gekürzt zu werden in eine Vielzahl von unterschiedlichen Anordnungen, bei denen die Lage einer Drucköffnung im Gehäuse und des Drucksensorelements zueinander unterschiedlich ist. Ein Vorteil eines steifen Rohrs ist seine bessere Fähigkeit, Druckänderungen zuverlässig von einem Gehäuse zu einem Drucksensorelement zu übertragen.The pressure channel 6th is an airtight hose made of an electrically insulating material that is sufficiently heat and vibration resistant. In an alternative embodiment, the pressure channel is a rigid tube. The advantage of a flexible hose is that it can be easily shortened to the appropriate length for each arrangement. In addition, a flexible hose fits into a large number of different arrangements, even without being shortened, in which the position of a pressure opening in the housing and of the pressure sensor element are different from one another. One advantage of a stiff tube is its better ability to reliably transmit pressure changes from a housing to a pressure sensor element.

Ein Druckanstieg, der im Inneren des Gehäuses 24 in einer Fehlersituation stattfindet, wird dadurch verursacht, dass die Temperatur in einem fehlerhaften Kondensator 2 auf mehr als 300°C ansteigt, an welchem Punkt das Polypropylen im Dielektrikum zu zerfallen beginnt, was Kohlenwasserstoffe herstellt. Die Bildung von Kohlenwasserstoffen erhöht den Druck innerhalb des Gehäuses 24, und dieser Druckanstieg ist durch das Drucksensorelement 4 erfassbar.A pressure increase inside the case 24 Taking place in a fault situation is caused by the temperature in a faulty capacitor 2 rises to more than 300 ° C, at which point the polypropylene in the dielectric begins to break down, producing hydrocarbons. The formation of hydrocarbons increases the pressure inside the housing 24 , and this pressure increase is due to the pressure sensor element 4th detectable.

Das Gehäuse 24 bildet zusammen mit dem Druckkanal 6 und dem Drucksensorelement 4 eine luftdichte Einheit. Daher ist der vom Drucksensorelement 4 erfasste Druck der gleiche wie der im Inneren des Gehäuses 24 vorherrschende Druck. Zusätzlich gewährleistet die luftdichte Einheit, dass das Drucksensorelement 4 auch fähig ist, eine Situation zu erfassen, in der Kohlenwasserstoffe innerhalb des Gehäuses 24 relativ langsam gebildet werden.The case 24 forms together with the pressure channel 6th and the pressure sensor element 4th an airtight unit. Hence that from the pressure sensor element 4th detected pressure the same as that inside the case 24 prevailing pressure. In addition, the airtight unit ensures that the pressure sensor element 4th is also able to detect a situation in which hydrocarbons are inside the housing 24 are formed relatively slowly.

In einer alternativen Ausführungsform ist die durch das Gehäuse, den Druckkanal und das Drucksensorelement gebildete Einheit nicht vollständig luftdicht, aber der Grad der Abdichtung ist so gewählt, dass das Drucksensorelement fähig ist, einen plötzlichen Ausfall von mindestens einem innerhalb des Gehäuses platzierten Kondensator festzustellen. Wenn ein Kondensator plötzlich ausfällt, steigt der Druck innerhalb des Gehäuses schnell an, wodurch das Drucksensorelement fähig ist, einen vorbestimmten Druckanstieg festzustellen, bevor der durch die Ausfallsituation verursachte Druck Zeit hat, sich aus der von Gehäuse, Druckkanal und Drucksensorelement gebildeten Einheit zu entladen.In an alternative embodiment, the unit formed by the housing, the pressure channel and the pressure sensor element is not completely airtight, but the degree of sealing is selected so that the pressure sensor element is able to detect a sudden failure of at least one capacitor placed within the housing. If a capacitor suddenly fails, the pressure inside the housing rises rapidly, whereby the pressure sensor element is able to detect a predetermined pressure increase before the pressure caused by the failure situation has time to discharge from the unit formed by the housing, pressure channel and pressure sensor element.

Die Steuerung 8 ist kommunikativ mit dem Drucksensorelement 4 verbunden und angepasst, die Spannung zwischen der ersten und zweiten Elektrode jedes Kondensators 2 als Reaktion auf das elektrische Signal des Drucksensorelements 4 abzuschalten. Der vordefinierte Druckanstieg, auf den das Drucksensorelement 4 angepasst ist, durch Erzeugen eines elektrischen Signals zu reagieren, ist gewählt, hoch genug zu sein, so dass normale Änderungen in den Lasten der Kondensatoren 2 und/oder Temperatur- oder Druckschwankungen in den Umgebungen kein elektrisches Signal erzeugen.The control 8th is communicative with the pressure sensor element 4th connected and adjusted, the voltage between the first and second electrodes of each capacitor 2 in response to the electrical signal from the pressure sensor element 4th switch off. The predefined pressure increase to which the pressure sensor element 4th is adapted to respond by generating an electrical signal that is chosen to be high enough to allow normal changes in the loads on the capacitors 2 and / or temperature or pressure fluctuations in the surroundings do not generate an electrical signal.

In einer Ausführungsform umfasst der vorbestimmte Druckanstieg innerhalb des Gehäuses einen vorbestimmten zu überschreitenden Druckwert. In einer alternativen Ausführungsform umfasst der vorbestimmte Druckanstieg innerhalb des Gehäuses eine vorbestimmte Druckdifferenz zwischen dem Inneren des Gehäuses und einem Raum außerhalb des Gehäuses. In einer weiteren alternativen Ausführungsform umfasst der vorbestimmte Druckanstieg innerhalb des Gehäuses Terme für die Größe des Drucks innerhalb des Gehäuses und für dessen Anstiegsgeschwindigkeit.In one embodiment, the predetermined pressure increase within the housing comprises a predetermined pressure value to be exceeded. In an alternative embodiment, the predetermined pressure increase within the housing comprises a predetermined pressure difference between the interior of the housing and a space outside the housing. In a further alternative embodiment, the predetermined pressure increase within the housing includes terms for the magnitude of the pressure within the housing and for its rate of increase.

Das Drucksensorelement 4 ist auf der Leiterplatte 7 durch Löten verbunden. Die Steuerung 8 ist auf einer separaten Leiterplatte platziert. Die Kondensatoren 2 sind nicht mit irgendeiner Leiterplatte verbunden. In einer Ausführungsform ist das Drucksensorelement durch eine Verbindung, die kein Löten erfordert, mit einer Leiterplatte verbunden. In einer anderen alternativen Ausführungsform sind das Drucksensorelement und die Steuerung auf derselben Leiterplatte platziert.The pressure sensor element 4th is on the circuit board 7th connected by soldering. The control 8th is placed on a separate circuit board. The capacitors 2 are not connected to any circuit board. In one embodiment, the pressure sensor element is connected to a circuit board by a connection that does not require soldering. In another alternative embodiment, the pressure sensor element and the controller are placed on the same circuit board.

In einer alternativen Ausführungsform ist jeder Kondensator in seinem eigenen Gehäuse platziert, und jeder Kondensator wird von einem entsprechenden Drucksensorelement überwacht. In dieser Ausführungsform ist es möglich, einen beschädigten Kondensator festzustellen und abzuschalten, und die funktionstüchtigen Kondensatoren können eingeschaltet gelassen werden.In an alternative embodiment, each capacitor is placed in its own housing and each capacitor is monitored by a corresponding pressure sensor element. In this embodiment it is possible to detect a damaged capacitor and to turn it off, and the functioning capacitors can be left on.

In der Ausführungsform von 1 sind Kondensatoren nur im Inneren des Gehäuses 24 platziert. In einer alternativen Ausführungsform sind auch andere Bestandteile im Gehäuse platziert, die von einer solchen Art sind, dass ihr Ausfall einen Druckanstieg innerhalb des Gehäuses verursacht. In solch einem Fall wird der vorbestimmte Druckanstieg innerhalb des Gehäuses, der ein elektrisches Signal erzeugt, so gewählt, dass er auch den Ausfall der anderen Bestandteile feststellen kann.In the embodiment of 1 are capacitors only inside the case 24 placed. In an alternative embodiment, other components are also placed in the housing which are of such a type that their failure causes a pressure increase within the housing. In such a case, the predetermined pressure increase within the housing, which generates an electrical signal, is chosen so that it can also determine the failure of the other components.

Es wird einem Fachmann auf dem Gebiet ersichtlich sein, dass der Grundgedanke der Erfindung auf viele verschiedene Weisen umgesetzt werden kann. Die Erfindung und ihre Ausführungsformen sind daher nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern können innerhalb des Umfangs der Ansprüche variieren.It will be apparent to one skilled in the art that the principles of the invention can be implemented in many different ways. The invention and its embodiments are therefore not restricted to the examples described above, but can vary within the scope of the claims.

Claims (6)

Kondensatoranordnung, die umfasst: ein Gehäuse (24); mindestens einen Kondensator (2), der innerhalb des Gehäuses (24) platziert ist und eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und ein Dielektrikum umfasst, das die erste Elektrode von der zweiten Elektrode elektrisch isoliert; und ein Drucksensorsystem, das ein Drucksensorelement (4) umfasst, das angepasst ist, ein elektrisches Signal in Reaktion auf einen vorbestimmten Druckanstieg innerhalb des Gehäuses (24) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucksensorsystem einen Druckkanal (6) umfasst, der eine Gasverbindung zwischen dem Inneren des Gehäuses (24) und dem Drucksensorelement (4) erzeugt, und dadurch, dass das Drucksensorelement (4) in einem Abstand vom Gehäuse (24) angeordnet ist.A capacitor assembly comprising: a housing (24); at least one capacitor (2) placed within the housing (24) and comprising a first electrode, a second electrode and a dielectric that electrically isolates the first electrode from the second electrode; and a pressure sensor system comprising a pressure sensor element (4) which is adapted to generate an electrical signal in response to a predetermined pressure increase within the housing (24), characterized in that the pressure sensor system comprises a pressure channel (6) having a gas connection between the interior of the housing (24) and the pressure sensor element (4) generated, and in that the pressure sensor element (4) is arranged at a distance from the housing (24). Kondensatoranordnung wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatoranordnung eine Steuerung (8) umfasst, die kommunikativ mit dem Drucksensorelement (4) verbunden ist und angepasst ist, die Spannung zwischen der ersten und zweiten Elektrode des mindestens einen Kondensators (2) in Reaktion auf ein elektrisches Signal vom Drucksensorelement (4) abzuschalten.Capacitor arrangement as in Claim 1 claimed, characterized in that the capacitor arrangement comprises a controller (8) communicatively connected to the pressure sensor element (4) and adapted to adjust the voltage between the first and second electrodes of the at least one capacitor (2) in response to an electrical signal switch off from the pressure sensor element (4). Kondensatoranordnung wie in Anspruch 1 oder 2 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkanal (6) aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist.Capacitor arrangement as in Claim 1 or 2 claimed, characterized in that the pressure channel (6) is made of an electrically insulating material. Kondensatoranordnung wie in einem beliebigen der voranstehenden Ansprüche beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (24) mit dem Druckkanal (6) und dem Drucksensorelement (4) eine luftdichte Einheit bildet.Capacitor arrangement as claimed in any one of the preceding claims, characterized in that the housing (24) forms an airtight unit with the pressure channel (6) and the pressure sensor element (4). Kondensatoranordnung wie in einem beliebigen der voranstehenden Ansprüche beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kondensator (2) ein Folienkondensator ist.Capacitor arrangement as claimed in any one of the preceding claims, characterized in that the at least one capacitor (2) is a film capacitor. Kondensatoranordnung wie in einem beliebigen der voranstehenden Ansprüche beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatoranordnung eine Leiterplatte (7) umfasst, und das Drucksensorelement (4) auf der Leiterplatte (7) montiert ist.Capacitor arrangement as claimed in any one of the preceding claims, characterized in that the capacitor arrangement comprises a printed circuit board (7), and the pressure sensor element (4) is mounted on the printed circuit board (7).
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