DE2248485B2

DE2248485B2 - Roll-type capacitor with plastics envelope - of thermally shrinkable material surrounding roll and emits flame-inhibiting gases when heated

Info

Publication number: DE2248485B2
Application number: DE19722248485
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. Wien Wenzel
Original assignee: Telephon- und Telegraphen-Fabriks-AG Kapsch & Söhne in Wien, Wien
Priority date: 1972-05-31
Filing date: 1972-10-03
Publication date: 1976-09-30
Also published as: AT318769B; DE2248485A1

Abstract

Roll type capacitor includes a roll of strip shaped metal electrodes and plastic dielectric foils positioned about a core and within an envelope of thermally shrinkable material placing the roll under elastic stress, the core and envelope being formed of PVC, PTFE, fluorinated ethylene, fluorinated propylene or polyamide which when heated release flame inhibiting gases. Glow discharges in outer layers and combustion of the inner layers which are not fireproof are prevented.

Description

Die Erfindung betrifft einen zylindrischen Kondensator, bei dem der Kondensatorkörper von einer über den Umfang dieses Körpers in sich geschlossenen, aufgeschrumpften Hülle aus vorgerecktem Kunststoff umgeben ist, b< i dem ferner ein diesen eingehüllten Kondensatorkörper umgebendes Außengehäuse vorgesehen ist und bei dem der Zwischenraum zwischen dem umhüllten Körper und dem Außengehäuse hohlraumfrei mit Epoxidharz ausgefüllt ist.The invention relates to a cylindrical capacitor, in which the capacitor body from one over the circumference of this body self-contained, shrunk-on sleeve made of pre-stretched plastic is surrounded, b <i which furthermore an outer housing surrounding this encased capacitor body is provided and in which the space between the encased body and the outer housing is void-free is filled with epoxy resin.

Kondensatoren dieser Art können auch von einem Wickelkondensator gebildet werden, bei dem der Wickel von einer über den Umfang dieses Wickels aufgebrachten Hülle umgeben ist, bei dem der umhüllte Wickel in ein Außengehäuse eingesetzt ist und bei dem der Zwischenraum zwischen dem umhüllten Wickel und dem Außer.gehäuse hohlraumfrei mit Epoxidharz ausgefüllt ist (GB-PS 9 78 357; GB-PS 10 71 820). Es ist auch bekannt, den Wickelkondensator mit einer aufgeschrumpften Hülle zu versehen und Stirnenden der Hülle mit Harz zu vergießen (DT-GM 17 69 907).Capacitors of this type can also be formed from a wound capacitor in which the Wrap is surrounded by a wrap applied over the circumference of this wrap, in which the wrapped Coil is inserted into an outer housing and in which the space between the wrapped coil and the outer housing is filled with epoxy resin without cavities (GB-PS 9 78 357; GB-PS 10 71 820). It is also known to provide the wound capacitor with a shrunk-on sleeve and end faces to encapsulate the shell with resin (DT-GM 17 69 907).

Nicht imprägnierte Wickelkondensatoren dieser Art werden üblicherweise durch Zusammenwickeln von zwei einseitig metallisierten Kunststoffolien hergestellt, so daß die aufgedampften Metallschichten die Beläge bilden. Sie können aber in gleicher Weise auch aus nicht metallisierten Folien und gesonderten Leiterfolien zusammengewickelt werden. Solche Kondensatoren unterscheiden sich vorteilhaft von früheren Ausführungen, bei denen als Zwischenlage imprägniertes Papier vorgesehen war, indem keine Vorkehrungen getroffen werden müssen, um ein Ausfließen des unter Umständen aggressiven Imprägniermittels mit Sicherheit zu vermeiden oder die Anwendung umweltgefährdender Imprägniermittel (Polychlorbiphenyl) auszuschließen. Der schwerwiegende Nachteil der unter Verwendung von Kunststoffolien hergestellten Wickelkondensatoren, nämlich ihre geringe Flammfestigkeit, ist jedoch allein durch die Aufschrumpfung einer Hülle nicht zu vermeiden. Durch die geringe Flammfestigkeit kann es dadurch zu Bränden kommen, daß in den Hohlräumen zwischen der Metallschicht und dem angrenzenden Dielektrikum Glimmentladungen auftreten, wenn die Abmessungen des Hohlraumes nicht klein sind im Vergleich zur freien Weglänge der darin eingeschlossenpn Gasmolekülc. Dabei kommt es zwar zunächst zur sogenannten Selbstheilung des Kondensators, die darin besteht, daß sich an der von den Entladungen betroffenen Stelle der Metallfolie durch Ausbrennen in dieser ein Loch bildet so daß keine Entladung mehr auftreten kann. Nachteilig ist dabei zunächst, daß sich durch diesen Vorgang die Kapazität des Kondensators verringert, insbesondere aber, daß der Selbstheilungsmechanismus nicht in allen Fällen wirkt. Immer wieder tritt der Fall ein, daß vor dem Verschwinden einer Glimmentladung bereits die angrenzende Kunststoffolie so weit beschädigt ist, daß sich im Kondensator Strompfade bilden, die zu dessen Verbrennen führen. Eine Flammfestigkeit solcher Kondensatoren ist um so mehr erwünscht, als diese bei immer höheren Betriebsspannungen, z. B. im Zusammenhang mit Leuchtstofflampen bei 380 V und darüber, verwendet werden sollen.Unimpregnated wound capacitors of this type are usually made by winding two plastic films metallized on one side are produced so that the vapor-deposited metal layers form the coverings form. However, you can also use non-metallized foils and separate conductor foils in the same way be wrapped together. Such capacitors differ advantageously from previous designs, where impregnated paper was used as an interlayer, by not taking any precautions must be in order to avoid leakage of the possibly aggressive impregnation agent or exclude the use of environmentally hazardous impregnating agents (polychlorobiphenyl). The serious disadvantage of the wound capacitors made using plastic films, namely their low flame resistance, however, is not only due to the shrinking of a shell avoid. Due to the low flame resistance, fires can occur in the cavities glow discharges occur between the metal layer and the adjoining dielectric when the Dimensions of the cavity are not small compared to the free path length of the trapped therein Gas molecule c. In doing so, the so-called self-healing of the capacitor occurs first is that at the point affected by the discharges, the metal foil burns out in this forms a hole so that no more discharge can occur. The first disadvantage is that this process reduces the capacitance of the capacitor, but in particular that the self-healing mechanism does not work in all cases. Again and again the case occurs that before someone disappears Glow discharge has already damaged the adjacent plastic film to such an extent that it is in the capacitor Form current paths that lead to its burning. Such capacitors are all the more flame resistant more desirable than this at higher and higher operating voltages, e.g. B. in connection with fluorescent lamps at 380 V and above.

Kondensatoren, deren Zwischenräume oder Stirnseiten mit Harz vergossen sind, besitzen bei höheren Spannungen und hohen Blindleistungen keine ausreichende Fiammfestigkeit. und die in ihrem Inneren befindliche Hohlachse begünstigt die Ansammlung flammfähigerGase.Capacitors, the spaces or faces of which are cast with resin, have higher capacities Voltages and high reactive powers do not have sufficient flame resistance. and those inside The hollow axle located favors the accumulation of flammable gases.

Es ist ferner bekannt. Wickelkondensatoren in becherförnige Gehäuse einzusetzen und die so gebildeten Becherkondensatoren in ein verschließbares Außengehäuse so einzubringen, daß die Zwischenräume zwischen dem Becherkondensator und dem Außengehäuse mit Sand ausgefüllt werden können (DT-OS 18 14 099). Durch diese Maßnahme können Becherkon densatoren in explosionsgefährdeten Räumen verwendet werden, da die Sandfüllung eine Funkenbildung auch dann verhindert, wenn entflammbare Gase durch Glimmentladungen in dem Kondensator gebildet werden. Es wird bei diesem Kondensator aber nicht von vornherein angestrebt, die Ausbildung solcher Glimmentladungen und von entflammbaren Gasen einzuschränken. It is also known. Use wound capacitors in cup-shaped housings and the like to bring formed cup capacitors into a closable outer housing so that the spaces between the cup capacitor and the outer housing can be filled with sand (DT-OS 18 14 099). This measure enables Becherkon capacitors to be used in potentially explosive areas as the sand filling prevents sparks even when flammable gases pass through Glow discharges are formed in the capacitor. In this capacitor, however, it is not of from the outset aimed to limit the formation of such glow discharges and of flammable gases.

Durch eine Veröffentiivhung in »Elcctrie«, Jahrgang 1961, Heft 10, Seiten 315 und 316, ist es weiterhin bekannt, daß eine bestimmte, Polyvinylchlorid-Folienart besonders vorteilhafte Eigenschaften für die Anwendung im Bereich der Elektrotechnik besitzt. Dabei ist allgemein auf die Verwendung von PVC-Folien für flammhemmende Verpackungen hingewiesen.Through a publication in "Elcctrie", year 1961, No. 10, pages 315 and 316, it is also known that a certain type of polyvinyl chloride film has particularly advantageous properties for use in the field of electrical engineering. It is generally referred to the use of PVC films for flame-retardant packaging.

Durch die FR-PS 11 25 012 ist ein Wickelkondensator bekannt, der unter Verwendung von Polystyrolfolien hergestellt wurde und dessen Hohlachse zum Teil mit einem Stab oder mit Pulver aus Polystyrol ausgefüllt ist. Nach dem thermischen Schrumpfprozeß ist der Wickelkondensator auf das in der Hohlachse befindliche Material aufgeschrumpft. Ein solcher Kondensator soll auch für Hochspannungen brauchbar sein.FR-PS 11 25 012 is a wound capacitor known, which was made using polystyrene films and partly with its hollow axis a rod or filled with polystyrene powder. After the thermal shrinkage process is the The wound capacitor is shrunk onto the material in the hollow axle. Such a capacitor should can also be used for high voltages.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen zylindrischen Kondensatorder eingangs genannten Art, der ein Wickelkondensator für hohe Blindleistung ist und dessen Kondensatorkörper aus einem aus bandförmigen Metallfolien der Beläge und zwischen diesen als Dielektrikum angeordneten Kunststoffolien gebildeten Wickel besteht, zu schaffen, bei dem die aufgeschrumpfte Hülle bei Erwärmung keine entflammbaren Gase abgibt. Außerdem soll ein solcher Kondensator möglichst einfach ohne besonderen Aufwand herstellbar sein.The object of the invention is to provide a cylindrical condenser of the type mentioned at the beginning, which is a wound capacitor for high reactive power and whose capacitor body is made of a ribbon-shaped Metal foils of the coverings and formed between these arranged as a dielectric plastic foils Winding consists of creating in which the shrunk-on casing does not contain any flammable gases when heated gives away. In addition, such a capacitor should be as simple as possible to manufacture without any special effort be.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß das Außengehäuse aus selbstlöschendem Material besteht und daß die aufgeschrumpfte Hülle des Wickels sowie ein im Wickel vorgesehener Kern aus beiThe object of the invention is achieved in that the outer housing is made of self-extinguishing material consists and that the shrunk-on shell of the roll and a core provided in the roll from

Erwärmung flammenhemmende Gase abgebendem Material bestehen.Heating material that emits flame-retardant gases consists.

Der Kondensator nach der Erfindung ist anschließend an Hand eines Ausführungsbeispiele:, näher erläutert.The capacitor according to the invention is then explained in more detail using an exemplary embodiment.

F i g. 1 stellt dabei einen Schnitt durch den Kondensator dar; F i g. 2 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der durch diesen Kondensator erzielten Verbesserungen. F i g. 1 shows a section through the capacitor dar; F i g. Figure 2 is a graph showing the improvements made by this capacitor.

Der in F i g. 1 dargestellte Kondensator ist durch einen Winkel 1 aus mit Metall bedämpften Kunststofffolien gebildet, als Material für die Kunststoffolien empfiehlt sich daoei insbesondere gerecktes Polypropylen. Der Wickel 1 ist auf den Kern 2 aus Polyvinylchlorid aufgebracht, mit dem er bei einer Temperatur von 130⁰C etwa eine Stunde lang getempert wurde, um ihn zu einem festen Körper zu formen. Um eme Lockerung der äußeren Schichten des Wickels im Betrieb zu verhindern, ist um den Wickel 1 und seine stirnseitigen Anschlüsse 7 mit Zuleitungen 6 eine schlauchförmige Hülle 3 aus thermoschrumpfendem Material aufgebracht. Diese wurde während einiger Minuten, z. B. in einem Tunnelofen auf etwa 100"C erhitzt, wodurch die Hülle, die aus Polyvinylchlorid, Polytetrafluoräthylen, fluoriertem Äthylen und Propylen oder aus Polymid bestehen kann, aufschrumpfte, so daß sie mit großer Kraft gegen den Wicke! 1 preßt. Fig.2 zeigt das Verhalten des Kondensators vor dem Aufschrumpfen der Hülle (Kurve A) und nach deren Aufschrumpfen (Kurve B). Es ist offensichtlich, daß bei dem umhüllten Kondensator nicht nur der Glimmeinsatz bei wesentlich höheren Spannungen erfolgt, sondern auch eine deutliche Abflachung der die Glimmintensität beschreibenden Kurve eintritt, was auf Selbstheilungsvorgänge zurückzuführen sein dürfte. Um zu verhindern, daß bei einer Überhitzung des Kondensators sich zwischen dem umhüllten Kondensatorwickel und dessen Außengehäuse 5 Gase ansammeln, die bei Überhitzung explodieren könnten, ist dieser Zwischenraum mit einer Vergußmasse 4 aus Epoxydharz ausgefüllt. Als unbrennbares Material für die Außenhülle 5 hat sich beispielsweise besonders Polyamid bewährt.The in F i g. The capacitor shown in FIG. 1 is formed by an angle 1 made of metal-damped plastic films, and especially stretched polypropylene is recommended as the material for the plastic films. The winding 1 is applied to the core 2 made of polyvinyl chloride, with which it ^{was tempered at a temperature of 130 °} C. for about one hour in order to shape it into a solid body. In order to prevent eme loosening of the outer layers of the roll during operation, a tubular casing 3 made of thermoshrinking material is applied around the roll 1 and its end connections 7 with supply lines 6. This was for a few minutes, e.g. B. heated in a tunnel oven to about 100 "C, whereby the shell, which can consist of polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene, fluorinated ethylene and propylene or of polymide, shrunk so that it presses against the vetch with great force. Fig.2 shows the behavior of the capacitor before the shell is shrunk on (curve A) and after it has been shrunk on (curve B). It is obvious that with the sheathed capacitor not only the glow start takes place at significantly higher voltages, but also a clear flattening of the glow intensity Descriptive curve occurs, which is likely to be due to self-healing processes. In order to prevent that if the capacitor overheats, gases that could explode if the capacitor is overheated accumulate between the encased capacitor winding and its outer housing, this gap is filled with a potting compound 4 made of epoxy resin. As an incombustible material for the outer shell 5, for example, has proven particularly Proven polyamide.

Der Kondensator eignet sich insbesondere als Hochleistungskondensator bei Datierbetriebsspannungen bis zu 400 Volt (Effektivspannung) mit Kapazitäten in der Größenordnung von 1 bis 400 μF.The capacitor is particularly suitable as High-performance capacitor for dating operating voltages of up to 400 volts (effective voltage) with capacities on the order of 1 to 400 μF.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Cylindrical condenser, in which the condenser body of one over the circumference of this Body is enclosed in a self-contained, shrunk-on sleeve made of pre-stretched plastic an outer housing surrounding this encased capacitor body is also provided and in which the space between the encased body and the outer housing is void-free Epoxy resin is filled, characterized that the outer housing (5) consists of self-extinguishing material and that the shrunk-on casing (3) of one angle (1) forming capacitor body and a core (2) provided at an angle (1) when heated flame-retardant gas-emitting material exist.

2020th