DE2350271B2 - Elektrischer kondensator mit einer auf ueberdruck ansprechenden abschaltvorrichtung - Google Patents

Description

Verformungszone senkrecht zu den Flachseiten der gewickelten oder geschichteten Lagenoberflächen besteht.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Abschaltvorrichtung aus einer spröden, im wesentlichen unelastischen, an der verformbaren Zone des Kondensatorkörpers anliegenden Isolierstoffplatte besteht, die mit einer leitenden Metallauflage aus einer aufgedampften Metallschicht oder einer aufgeklebten Metallfolie versehen ist und die bei einer Verformung des Kondensatorkörpers bricht. Hierbei ist es zweckmäßig, wenn die Isolierstoffplatte zur Vermeidung praktisch jeder elastischen Verformung eine Kerbe oder Rille als Sollbruchstelle aufweist.

Der Einbau des Kondensatorkörpers mit der Abschaltvorrichtung in das Gehäuse des Kondensators erfolgt mit Vorteil derart, daß die Abschaltvorrichtung unter Zwischenlage eines elastischen Materials durch eine feste Vergußmasse mit dem Kondensatorkörper verbunden ist. Durch diese Einbauart wird gewährleistet, daß ausreichend Platz für die Verformung des Kondensatorkörpers im Bereich der vorherbestimmten Zone besteht, so daß die Isolierstoffplatte mit ihrer Metallauflage in jedem Störungsfall bis zum Bruch verformbar ist.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Isolierstoffplatte mit Metallauflage und Sollbruchstelle,

F i g. 2 einen Flachwickel mit montierter Abschaltvorrichtung,

Fig. 3 die Auswölbung eines Kondensatorkörpers auf seiner freien Flachseite,

F i g. 4 einen in einem Becher vergossenen Kondensatorkörper entsprechend Fig. 2 mit einer Einlage aus elastischem Material im Bereich der Abschaltvorrichtung, und

Fig. 5 einen abgeschalteten elektrischen Kondensator entsprechend F i g. 4.

In Fig. 1 ist mit 10 eine Isolierstoffplatte bezeichnet, mit einer schematisch dargestellten, streifenförmigen Metallauflage II, deren eines Ende mit einem Kondensatoranschluß und deren anderes Ende mit einem Belag des Kondensators verbunden wird. Bei 12 ist eine Sollbruchstelle in der aus sprödem Material bestehenden Isolierstoffplatte 10 angedeutet, welche eine elastische Verformung der Isolierstoffplatte praktisch vollständig ausschließt.

Fig.2 zeigt einen in Form eines Flachwickels ausgeführten Kondensatorkörper 13 mit drei Anschlußdrähten 14, 15 und 16. Die Anschlußdrähte 14 und 16 bilden einen sogenannten vorbeigeschleiften Anschluß, der Anschlußdraht 15 ist bei einer Lötstelle 17 mit der Metallauflage auf der Isolierstoffplatte 10 verbunden. Die Metallauflage besteht aus einer aufgeklebten Metallfolie; statt dessen könnte jedoch auch eine Metallschicht als Metallauflage 11 auf die Isolierstoffplatte 10 aufgedampft sein. Bei dieser letztgenannten Ausführung ist schon bei sehr geringen Deformationen der Metallauflagc eine Unterbrechung des Strompfades gewährleistet. Die Anschlußdrähte 14,15 und 16 sind an ihren freien Enden in Aussparungen 18 einer Halteplai te 19 eingefügt.

Fig. 3 zeigt die Auswölbung eines Kondensatorelementes 13 auf seiner freien Flachseite 20 senkrecht zu den gewickelten Lagenoberflächen des als Flachwickel aiisppfiihrlen Kondensatorkörpers 13. Diese Abbildung könnte jedoch ebensogut ein Kondensatorkörper mit einem geschichteten Dielektrikum darstellen, bei dem die Verformung ebenfalls an seiner freien Seitenfläche senkrecht zu den geschichteten Lagenoberflächen erfolgt.

Die bei innerem Überdruck entstehenden Kräfte sind durch Pfeile 21, 22, 23 und 24 angedeutet. Der Kondensatorkörper ist jedoch innerhalb eines Gehäuses 25 mit seinen beiden Stirnflächen 26 und 27 und mit

ίο seiner linken Flachseite 28 derart in eine feste Kunststoff-Umhüllung 29 innerhalb des Gehäuses eingebettet, daß nur an der Flachseite 20 eine definierte Zone an der Oberfläche des Kondensatorkörpers 13 entsteht, welche bei innerem Überdruck im Kondensate torkörper 13 zur Betätigung der Abschaltvorrichtung aus der Isolierstoffplatte 10 und der Metallauflage 11 verformbar ist. Wenn das Gehäuse 25 hinreichend starr und stabil ausgebildet ist, so kann die Umhüllung 29 an den beiden Stirnflächen 26, 27 und an der linken Flachseite 28 auch entfallen. In diesem FaIi. wo das Gehäuse jedoch entweder aus Isolierstoff bestehen oder gegenüber dem Kondensatorkörper 13 anderweitig isoliert sein müßte, würde allein das Gehäuse die Verformungskräfte auf drei Seiten auffangen und an der

2.s Flachseitc 20 verbliebe wiederum eine definierte, verformbare Zone der Gesamtoberfläche des Kondensatorkörpers 13 zur Betätigung der Abschaltvorrichtung 10,11 bei innerem Überdruck im Kondensatorkörper 13.

ίο Fig. 4 zeigt einen im Gehäuse 25 in einer Kunststoffumhüllung 29 eingebetteten Kondensatorkörper 13, in der die Abschaltvorrichtung aus der Isolierstoffplatte 10 mit Metallauflage 11 unter Zwischenlage eines elastischen Materials 30 eingebettet ist.

is Die Abschaltvorrichtung ist also mittelbar durch eine feste Vergußmasse mit dem Kondensatorkörper 13 verbunden. Als elastisches Material kann ein beliebiger Schaumstoff mit geschlossenen Poren dienen, in den die Kunststoffmasse der Umhüllung 29 beim Eingießen

4() oder Einspritzen nicht eindringt, weil andernfalls die elastischen Eigenschaften des Schaumstoffes mindestens teilweise verloren gingen.

Die Abschaltvorrichtung besteht wiederum, wie insbesondere anhand von F i g. 2 erläutert, aus einer

4S spröden, im wesentlichen unelastischen Isolierstoffplatte 10, welche dicht an der verformbaren Zone an der Flachseite 20 des Kondensalorkörpers 13 anliegt. Der Kondensatorkörper ist an allen Seiten außer im Bereich des elastischen Materials 30 von der Kunststoffumhül-

s<· lung 29 umgeben und somit gegen äußere Einflüsse, insbesondere durch Feuchtigkeit, gut geschützt. Mechanische Einflüsse werden sowohl durch das Gehäuse 25 wie auch durch die Umhüllung 29 von dem Kondensatorkörper 13 ferngehalten. Das elastische Material 30

ss wird zusammen mit der Isolierstoffplatte 10 mit Metallauflagc 11 zweckmäßigerweise in einem gesonderten Arbeitsgang vor der Endmontage auf den Kondensatorkörper aufgebracht. Im übrigen sind für gleiche Teile Bezugs/eichen wie in den vorhergehenden

ι»' Figuren verwendet.

Fi g. 5 zeigt einen elektrischen Kondensator entsprechend F i g. 4, jedoch nach dem Abschaltvorgang. Beim Entstehen des inneren Überdruckes im Kondensatorkörper 13 konnte sich dieser ausschließlich in Richtung

'>·. seiner Flachseite 20 verformen, da die beiden Stirnflächen 26 und 27 sowie die linke Flachseite 28 durch die Kunststoffumhüllung 29 in ihrer Lage und ihrer Form fixiert sind. Die Isolierstoffplatte 10 ist durch das

Ausweichen des Kondensatorkörpers 13 in den Bereich des elastischen Materials 30 im Bereich der Sollbruchstelle 12 gebrochen und hat die Metallauflage 10 und damit die elektrische Verbindung von der unteren Stirnfläche 27 des Flachwinkels zum Anschlußdraht 15 unterbrochen. Mit Ausnahme des Abschaltbereiches entspricht die Darstellung in Fig. 5 derjenigen in Fig.4, weshalb die restlichen Einzelheiten nicht nochmals beschrieben zu werden brauchen.

Entsprechend dem zuvor Gesagten betrifft die Erfindung einen elektrischen Kondensator, insbesondere eine Abschaltvorrichtung für einen elektrischen Kondensator, der in eine feste äußere Umhüllung eingebaute Kondensatorkörper von einer außen angeschlossenen, in den Abbildungen nicht dargestellten Spannungsquelle irreversibel abtrennt, wenn sich die Oberfläche des Kondensatorkörpers infolge eines Defektes im Element oder einer elektrischen, thermischen Überlastung vergrößert, so daß eine Beschädigung des Gehäuses und eventuelle Folgeschäden verhindert werden. Die Erfindung gestattet eine nahezu beliebige Formgebung und Stoffauswahl für das Gehäuse des Kondensators, insbesondere können Gehäuse aus duroplastischem Kunststoff verwendet werden, deren Verwendung zusammen mit den bekannten Abschaltvorrichtungen wegen der fehlenden Verformbarkeit eines duroplastischen Kunststoffes ohne Beschädigung des Gehäuses nicht möglich war. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung eines elektrischen Kondensators mit einer Abschaltvorrichtung erreicht man eine sehr betriebssichere und wirtschaftliche Bauweise, da die Unterbrechung des durch den Kondensatorkörper fließenden elektrischen Stromes unmittelbar durch mechanische Einwirkung des Körpers selbst auf die Abschaltvorrichtung herbeigeführt wird. Bei einer infolge eines Materialfehlers, einer elektrischen oder thermischen Überlastung oder durch Alterung beginnenden Zerstörung des Dielektrikums im Inneren des Kondensatorkörpers wird sich dieser verformen, wenn nur dafür gesorgt ist, daß der Austritt der gasförmigen Zersetzungsprodukte in ausreichendem Maße verhindert wird und daß der Zerstörungsvorgang des Kondensatorkörpers rascher verläuft als Gase aus dem Kondensator austreten können. Bei dieser Verformung des Kondensatorkörpers wird mindestens eine Wickelabmessung vergrößert, was zur Betätigung einer Abschaltvorrichtung ausgenutzt werden kann, wenn durch geeignete Gestaltung und geeigneten Einbau des Kondensatorkörpers der Ort, an dem diese Vergrößerung auftritt, vorausbestimmbar ist. Diese Bedingung ist vor allem bei Kondensatorkörpern in Form von Flachwickeln und geschichteten Dielektrika besonders leicht erfüllbar, bei denen auf den Flachseiten in Richtung senkrecht zu den gewickelten oder geschichteten Lagenoberflächen der geringste Widerstand gegen eine Auswölbung besteht. Daher treten besonders an diesen Flachseite im Zerstörungsfall des Kondensatorkörpers Kräfte auf, die die Abschaltvorrichtung rasch und sicher betätigen können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (10)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Kondensator mit einem Dielektrikum, das bei unzulässig hoher Erwärmung Gase s bildet, mit einer Abschaltvorrichtung, die einen elektrischen Leiter besitzt, der im Falle eines durch Gasbildung entstehenden Überdruckes im Kondensator geteilt wird und dadurch ein über ihn geführter Stromkreis unterbrochen wird, und mit einer ι ο Umhüllung, die den Kondensatorkörper und die Sicherung umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherung (10, 11) an einer sich bei innerem Oberdruck im Kondensatorkörper (13) vorwölbenden Oberfläche des Körpers so aufgebracht ist, daß im Falle eines Überdruckes im Körper der elektrische Leiter (11) der Sicherung unterbrochen ist

2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensatorkörper (13) innerhalb eines Gehäuses (25) derart angeordnet und/oder teilweise in eine feste Umhüllung (29) derart eingebettet ist, daß eine definierte Zone (20) an der Oberfläche des Kondensatorkörpers (13) entsteht, welche bei innerem Überdruck im Kondensatorkörper zur Betätigung der Abschaltvorrichtung (10,11) verformbar ist.

3. Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensatorkörper (13) als Flachwickel ausgeführt ist und daß die Verformung an dessen einer Flachseite (20) senkrecht zu den gewickelten Lagenoberflächen erfolgt.

4. Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensatorkörper mit einem geschichteten Dielektrikum ausgeführt ist und daß die Verformung an dessen einer Flachseite (20) senkrecht zu den geschichteten Lagenoberflächen erfolgt.

5. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschaltvorrichtung aus einer spröden, im wesentlichen unelastischen, an der verformbaren Zone des Kondensatorkörpers (13) anliegenden Isolierstoffplatte (10) besteht, die mit einer leitenden Metallauflage (11) versehen ist und die bei einer Verformung des Kondensatorkörpers (13) bricht.

6. Kondensator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallauflage (11) aus einer aufgedampften Metallschicht besteht.

7. Kondensator nach Anspruch 5, dadurch ge- so kennzeichnet, daß die Metallauflage (11) aus einer aufgeklebten Metallfolie besteht.

8. Kondensator nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstoffplatte (10) eine Sollbruchstelle (12) aufweist.

9. Kondensator nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem innerhalb eines Gehäuses (25) angeordneten Kondensatorkörper (13) die Abschaltvorrichtung (10, 11) unter Zwischenlage eines elastischen Materials (30) durch eine feste Vergußmasse mit dem Kondensatorkörper (13) verbunden ist.

10. Kondensator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als elastisches Material (30) ein Schaumstoff mit geschlossenen Poren dient. fts

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Kondensator mit einem Dielektrikum, das bei unzulässig hoher Erwärmung Gase bildet, mit einer Abschaltvorrichtung, die einen elektrischen Leiter besitzt, der im Falle eines durch Gasbildung entstehenden Überdruckes im Kondensator geteilt wird und dadurch ein über ihn geführter Stromkreis unterbrochen wird, und mit einer Umhüllung, die den Kondensatorkörper und die Sicherung umgibt.

Bei einem aus der DT-AS 12 89 584 bekannten Kondensator erfolgt die Abschaltung dadurch, daß ein Stromkreis durch Ausnutzung einer Verformung des Gehäuses oder eines zusätzlichen Teiles unterbrochen wird, wie beispielsweise durch die Dehnung von Sicken infolge Überdruckes in einem Metallgehäuse. Bei dieser bekannten Sicherheits-Abschaltvorrichtung wird die Unterbrechung des Stromflusses also mittelbar durch Bauelemente bewirkt, deren Verformung mit einer beachtlichen Zeitverzögerung erfolgt Es sind zusätzliche Bauteile und konstruktive Maßnahmen erforderlich, welche das Kondensatorvolumen vergrößern und die Herstellung des Kondensators verteuern. Ferner besteht bei diesen bekannten Abschaltvorrichtungen die Gefahr, daß infolge der zeitlichen Verzögerung bis zum Ansprechen der Abschaltvorrichtung sich im Inneren des Kondensatorgehäuses ein derart hoher Druck aufgebaut hat, daß das Gehäuse trotz des Ansprechens der Abschaltvorrichtung noch so weit gedehnt wird, daß es platzt, wodurch erhebliche Folgeschäden entstehen können.

Weiterhin ist es aus der DT-OS 20 60 907 bekannt, bei Strompfad durch den Kondensator durch Absprengen eines Teiles der Wickelbrücke zu unterbrechen. Hierbei besteht das Dielektrikum aus einer gewickelten Folie, welche bei Erwärmung in axialer Richtung schrumpft, wodurch der elektrische Kontakt zwischen der Wickelbrücke und einem äußeren Anschlußelement unterbrochen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kondensator mit einer Abschaltvorrichtung zu schaffen, welche einfach und betriebssicher ausgebildet und von der Form und dem Material des Gehäuses unabhängig ist, und welche ferner eine sehr rasche irreversible Abschaltung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sicherung an einer sich bei innerem Überdruck im Kondensatorkörper vorwölbenden Oberfläche des Körpers so aufgebracht ist, daß im Falle eines Überdruckes im Körper der elektrische Leiter der Sicherung unterbrochen ist. Die Unterbrechung des Stromflusses durch den Kondensatorkörper erfolgt also unmittelbar durch Verformung des defekten oder überlasteten Kondensatorkörpers, wodurch die zuvor beschriebenen Nachteile bei bekannten Abschaltvorrichtungen vermieden werden.

Die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Abschaltvorrichtung kann in besonders vorteilhafter Weise so ausgeführt werden, daß der Kondensatorkörper innerhalb eines Gehäuses derart angeordnet und/oder teilweise in eine feste Umhüllung derart eingebettet ist, daß eine definierte Zone an der Oberfläche des Kondensatorkörpers entsteht, welche bei innerem Überdruck im Kondensatorkörper zur Betätigung der Abschaltvorrichtung verformbar ist. Besonders gut eignen sich Kondensatoren, bei denen der eigentliche Kondensatorkörper in Form eines Flachwickels oder mit einem geschichteten Dielektrikum ausgeführt ist, weil bei diesen Ausführungsformen eine günstige