DE2548339A1

DE2548339A1 - Elektrischer kondensator

Info

Publication number: DE2548339A1
Application number: DE19752548339
Authority: DE
Inventors: David Glenn Shaw
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1974-11-01
Filing date: 1975-10-29
Publication date: 1976-05-06
Also published as: SE7512197L; GB1528793A; JPS5527456B2; FI753017A; SE413061B; JPS5167954A

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Kondensator und insbesondere einen Kondensator, der ein flüssiges Imprägniermittel enthält, welches eine Mischung aus einem aromatischen Ester und einer halogenhaltigen Verbindung aufweist.

In dem US-Patent 3 363 156 sind bereits verschiedenartige Typen von mit dielektrischer Flüssigkeit imprägnierten elektrischen Kondensatoren offenbart. Die in diesem US-Patent beschriebene dielektrische Flüssigkeit ist ein chlorierter Kohlenwasserstoff, insbesondere ein halogenierter aromatischer kohlenwasserstoff, und speziell ein chloriertes Diphenyl. Die chlorierten Diphenylimprägnierungsmittel für elektrische Kondensatoren sind im Handel unter der Handels-

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bezeichnung "Aroclor", einem Warenzeichen der Firma Monsanto Company, erhältlich und ein spezielles Beispiel sind die Produkte "Aroclor 1242" oder "Aroclor 1016". Die chlorierten Diphenyle, die auch als PCB bezeichnet werden, sind in jüngster Zeit mit umwälzbedingten Problemen in Verbindung gebracht worden, und ihre fortgesetzte Verwendung auf anderen als elektrischen Gebieten ist beschränkt worden. Demzufolge werden kontinuierlich Forschungen nach neuen und verbesserten Imprägnierungsmitteln auf dem Gebiet der elektrischen Kondensatoren durchgeführt.

In dem US-Patent 3 754 173 ist ein mit Epoxid stabilisiertes flüssiges aromatisches Esterimprägnierungsmittel offenbart worden, welches nicht viele der dem PCB anhaftenden umwälzbedingten Nachteile aufweist. Diesem aromatischen Esterimprägnierungsmittel haftet indessen das Problem an, daß der Flammpunkt, d.h. der Punkt bei dem die Flüssigkeit die Verbrennung aufrecht erhält, relativ niedrig ist,und viele dieser Estermaterialien werden bei gewissen an einem elektrischen Kondensator auftretenden Ausfallbedingungen als flammbar klassifiziert.

Es wurde weiterhin offenbart, daß die aromatischen Ester nach dem vorgenannten Patent 3 754 173 sehr hohe Koronazündspannungen (CSV) ergeben und sich demzufolge in vorzüglicher Weise mit den "Aroclor" Flüssigkeiten für Kondensatoren vergleichen lassen. Ein weiterer wichtiger Spannungspegel oder ein weiteres Kriterium eines Kondensators ist die Koronalöschspannung (CEV) des Kondensators. Die Koronazündspannung und die Koronalöschspannung sind Spannungen, bei denen die schädliche Koronaentladung in einem Kondensator während des Ansteigens der Spannung beginnt und während des Abfallens der Spannung am Kondensator erlöscht. In Hochspannungsleistungskondensatoren. wurde gefunden,

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daß die Koronalöschspannung für Esterimprägnierungsmittel wesentlich geringer ist als die Koronalöschspannung für die aroclorartigen Imprägnierungsmittel.

Zusätzlich zu den vorgenannten Problemen erweisen sich zwar viele Imprägnierungsmittel, insbesondere solche mit hohen Molekulargewichten, als wünschenswert für die Imprägnierung von Kondensatoren. Sie besitzen jedoch eine erhöhte Viskosität, die hinsichtlich der vollständigen Imprägnierung eines Kondensators gemäß den Lehren des oben genannten US-Patentes 3 363 156 ein Problem darstellt. Zugesetzte Flüssigkeiten, die zur Verminderung der vorstehenden Probleme benutzt wurden, haben in vielen Fällen nachteilige Einflüsse auf andere Eigenschaften des Imprägnierungsmittels gezeigt, wie beispielsweise die Erniedrigung der Dielektrizitätskonstante (DK).

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine dielektrische Flüssigkeitszusammensetzung eine vorbestimmte Mischung aus einem aromatischen Ester und gewissen chlorierten Verbindungen. Diese Mischung wird verwendet, um einen elektrischen Kondensator zu imprägnieren, und ergibt eine verbesserte Koronalöschspannungscharakteristik, eine erhöhte dielektrische Konstante und verringerte Brennbarkeit. Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung benutzt eine Mischung aus einem flüssigen Phthalsäureester wie Dioctylphthalat oder 2-Äthyl-Hexyl-Phthalat (DOP) und Trichlorbenzol (TCB) als Imprägnierungsmittel für einen elektrischen Kondensator.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine Kurve, die den Anstieg in der Koronalöschspannung (CEV) des Kondensators darstellt, der DOP-TCB-Mischungen enthält.

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-A-

Fig. 2 eine Kurve, die den Anstieg in der dielektrischen Konstante bei DOP-TCB-Mischlingen darstellt.

Fig. 3 eine Kurve, die die Viskosität von DOP-TCB-Mischungen zeigt.

Fig. 4 ist eine beispielsweise Darstellung des Wickelkörpers, der sich aus abwechselnden Elektrodenfolienstreifen und dielektrischen Streifen zusammensetzt.

Fig. 5 ist ein Querschnitt eines Teiles eines Kondensatorwickels, der nur synthetischen Harzfilm als Dielektrikum verwendet.

Fig. 6 ist eine Teilansicht eines Kondensatorwickelkörpers, der als Dielektrikum einen synthetischen Harzfilm und Papier verwendet.

Fig. 7 ist eine Querschnitttsansicht eines Teiles eines Kondensatorwickelkörpers, der einen synthetischen Harzfilm in einer unterschiedlichen dielektrischen Papier- und Filmanordnung in einem Kondensator zeigt.

Fig. 8 ist ein zusammengesetzter Kondensator in Form eines abgedichteten Behälters, der den Wickelteil nach Fig. 5 enthält.

Fig. 9 ist eine stark verkleinerte Darstellung eines Leistungskondensators, der Mehrfachwickel verwendet, ein Aufbau, der für die großen Leistungskorrekturkondensatoren für Induktionsheizung und für die Hochfrequenzkondensatoren üblich ist.

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Es wurde gefunden, daß die aromatischen Esterimprägnierungsmittel gemäß dem US-Patent 3 754 173 wesentlich verbessert werden, wenn eine chlorhaltige Verbindung zu dem Ester zugegeben wird. Das Chlor verbessert die flammhemmenden Eigenschaften des Imprägnierungsmittels während gleichzeitig der Koronalöschpegel vorteilhafterweise erhöht, die Dielektrizitätskonstante erhöht und die Viskosität verringert wird.

In Hochspannungskondensatoranwendungen ergeben die aromatischen Ester eine sehr hohe Koronazündspannung, ein kritisches Erfordernis für dieses Imprägniermittel. Es wird davon ausgegangen, daß Kondensatoren während ihrer Lebensdauer gewissen vorübergehenden Überspannungsbedingungen unterworfen werden, die eine Koronaentladung in dem Dielektrikum verursachen können. Mit einem Imprägniermittel wie beispielsweise einem chlorierten Diphenyl wird diese Koronaentladung zum Erlöschen gebracht, sobald die vorübergehende Spannung vorbei ist oder sobald die vorübergehende Spannung sich auf einen gewissen Grad reduziert hat. Bei einem wirksamen Imprägniermittel, wie beispielsweise chloriertem Diphenyl, ist der Spannungspegel bei dem die Koronaentladung erlöscht (CEV) sehr nahe bei dem Spannungspegel, bei dem die Koronaentladung beginnt. Dies ist bekannt als hohe Koronalöschspannung und eine hohe Koronalöschspannung ist erforderlich, um das Verweilen der Koronaentladung zu verhindern, und dadurch den Kondensator ernsthaft zu beschädigen. Weiterhin, was noch wesentlich wichtiger ist, um die Koronaentladung zu erlöschen, wenn die Spannung auf die gewöhnliche Betriebsspannung des Kondensators absinkt.

Wenn 1,3, 4-trichlorbenzol (TCB) zu Dioctylphthalat (2-Äthyl-Hexyl) Imprägniermittel (DOP) hinzugegeben wird, dann ergibt sich eine Steigerung des Koronalöschspannungswertes des Kondensators, der diese Mischung enthält. Im

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speziellen Fall wurde gefunden, daß die Zugabe von wenigstens etwa 10 % Chlor/ bezogen auf das Gewicht, zu DOP, wobei das Chlor in einer Mischung vorliegt/mit dem DOP vereinigt ist, eine ausreichende Menge darstellt, um eine wesentlich verbesserte Koronalöschspannung der Mischung zu ergeben, die nahe bei der Löschspannung von Aroclor 1016, einem mehr bekannteren chlorierten Diphenylimprägnierungsmittel, wie sie in der KondensatorIndustrie verwendet werden, liegt. Eine zugegebene Menge von nur 5 Gew.-% Chlor führt noch zu einer meßbaren Verbesserung der Koronalöschspannung des Kondensators, der das Phthalat enthält.

Representative Mischungen der vorliegenden Erfindung wurden als Imprägniermittel in Kondensatorkörpern benutzt und ^es

Ihre
werden/Koronalöschspannungswerte (CEV) erhalten wie sie in Fig. 1 im einzelnen dargestellt sind. In Fig. 1 ist die Koronalöschspannung in den Gewichtsprozentgehalt Chlor in einer DOP/TCB-Mischung dargestellt, und zwar als eine Kurve, die von etwa 1500 Volt bis zu etwa 2350 Volt am höchsten Punkt ansteigt. Dabei ergibt sich, daß der Anstieg in der Koronalöschspannung am stärksten bei etwa 8 bis 12 % ist, während nach einer Zugabe von 20 % TCB zu der Mischung nur ein sehr geringer Anstieg erfolgt. Der Zusatz von 10 Gew.-% Chlor ergibt einen wesentlichen Anstieg in der Gesamtkoronalöschspannung, der sich dem Wert von Aroclor 1016 nähert. TCB, welches eine chlorierte Flüssigkeit darstellt, ist elektronegativ und diese Eigenschaft ist bedeutungsvoll für das Ablöschen eines Koronalichtbogens. Der Charakter der Koronaentladungsstoße, die während dieser Testversuche beobachtet wurden, wird ebenfalls durch die Zugabe von TCB verbessert. In DOP-Kondensatoren brechen die Koronaentladungsstöße sehr plötzlich bei einem hohen Niveau ein (100 picocoulomb). In Kondensatoren mit DOP/TCB-Mischung bricht andererseits der Koronaentladungsstoß bei einem

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dann niedrigen Niveau ein, welchersich/zu einer gesteuerten Form vergrößert, in dem Maße, wie die Spannung ansteigt. Mit abfallender Spannung verringert sich das Niveau der DOP/TCB-Entladungsstoße schnell und erlischt etwa bei dem gleichen Punkt, bei dem sie auftraten, während andererseits die DOP-Entladungsstöße bei einem hohen Niveau bis zur Erlöschungsspannung fortdauern.

Die Koronalöschspannung wird im wesentlichen in der gleichen Weise und mit der gleichen Apparatur gemessen, die zum Messen der Koronazündspannung dient. Gewöhnlich wird eine Verstärkungstestschaltung verwendet, welche die vorhandenen elektrischen Entladungen innerhalb des Isolationssystems auf einen Kathodenstrahloscillographen überträgt. Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Koronameßvorrichtung hatte eine Empfindlichkeit von ein (1,0) picocoulomb.

Die DOP-TCB-Mischungen wurden ebenfalls auf ihre elektrischen Konstanten hin untersucht. Die dielektrische Konstante (DK) ist das Verhältnis der Kapazität eines gegebenen Aufbaus mit der dielektrischen Flüssigkeit im Vergleich zu der Kapazität des Aufbaus mit Luft als dielektrischem Medium. Der erhaltene Wert qualifiziert sich in Abhängigkeit von den Meßbedingungen (Spannung, Frequenz und Temperatur). Die dielektrische Konstante (DK) der aromatischen Ester, der Aroclore und des TCB sind in erwünschter Weise hoch, so daß das zu erwartende Resultat beim Mischen dieser Flüssigkeiten in etwa eine durchschnittliche Dielektrizitätskonstante war. überraschenderweise wurde nunmehr jedoch gefunden, daß die Mischung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Dielektrizitätskonstante aufwies, die wesentlich größer war als die Dielektrizitätskonstante von entweder DOP allein oder von TCB allein. Gewöhnlich wird die Dielektrizitätskonstante einer Mischung unter Verwendung einer linearen

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Mischungsregel für die Dielektrizitätskonstante oder einer logarithmischen Mischungsregel 1,2 für die Dielektrizitätskonstante berechnet. Das Verhalten der Mischungen nach der vorliegenden Erfindung scheint jedoch eine Ausnahme von beiden Regeln darzustellen. Dieser SynargismuS/ der besonders deutlich für die Dioctylphthalat und Trichlorbenzolmischungen in Erscheinung tritt, kann nicht leicht mit den bisherigen Erfahrungen mit dielektrischen Mischungen erklärt werden. Der Synargismus einer gesteigerten, dielektrischen Konstante über den nach der Mischungsregel erwarteten Wert hinaus wurde durch Testen von DOP-Mischungen mit anderen chlorierten Verbindungen bestätigt.

Die lineare Mischungsregel für die dielektrische Konstante, wie sie in beiden angeführten Literaturstellen durch geeignete Gleichungen definiert ist, soll eine geradlinige Funktion, d.h. die ausgezogene Linie der Fig. 2, darstellen. Wie nachfolgend in den Ansprüchen vermerkt, bezieht sich die Mischungsregel für die dielektrische Konstante auf die Regeln, die in den vorgenannten Literaturstellen und in der vorliegenden Beschreibung vermerkt sind. Eine dielektrische Konstante, die größer ist als die nach der Mischungsregel für die dielektrische Konstante berechnete , ist eine DK, deren Wert oberhalb den durch die gestrichelte Linie wiedergegebenen Werte liegt, unabhängig von der Neigung oder der ursprünglichen Höhe der gestrichelten Linie. Grundlage für die geradlinige Funktion leitet sich von den gegebenen Gleichungen ab,und es ist dabei unbeachtlich, ob die Linie genau geradlinig ist oder nicht. Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Dielektrizitätskonstante, die größer ist -als die durch die angegebenen Gleichungen vorhergesagte Dielektrizitätskonstante. +) siehe Anmerkung 1 und 2 am Ender der Beschreibung

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Es wurden mehrere Mischungen unter Bedingungen von 25 C und unter einer Frequenz von 100 Hz untersucht, und ihre Dielektrizitätskonstanten sind in Fig. 2 aufgeführt. Es wird nunmehr Bezug genommen auf Fig. 2, in der ein Volumen-% TCB in den DQP/TCB-Mischungen im Vergleich mit der Dielektrizitätskonstante der Mischung dargestellt ist. Es ist ersichtlich, daß ewa 20 % des TCB in der Mischung eine maximale Dielektrizitätskonstante von etwa 5,5 ergeben. Diese Dielektrizitätskonstante scheint durch weitere Steigerung der TCB-Menge nicht beeinflußt zu werden. Die aus den linearen oder logarithmischen Mischungsregeln für diese Mischungen erwarteten Dielektrizitätskonstanten würden bei etwa 5,15 liegen, wie es durch die gestrichelte Linie angezeigt ist. Der hohe Wert der Dielektrizitätskonstante von 5,5 steht im Vergleich zu der Dielektrizitätskonstante von etwa 5,15 bis 5,2 für das TCB oder das DOP-Material allein.

Die Kurve der Fig. 2 zeigt dabei eine Dielektrizitätskonstante, die größer ist als die DK für eine einzelne Komponente. Wenn jedoch eine der Komponente eine anfängliche Dielektrizitätskonstante aufweist, die wesentlich geringer ist als diejenige der anderen Komponente, dann ist die DK-Kurve höher als nach den vorerwähnten Mischungsregeln vorhergesagt wird, obgleich die Mischung keine höhere Dielektrizitätskonstante yeiner der Komponenten aufweist.

Es wurden verschiedene Mischungen aus DOP und TCB hergestellt und in typischen Kondensatoren benutzt. Dabei wurde festgestellt, daß TCB die Viskosität des DOP verringert und so die Imprägnierung, insbesondere bei Ganzfilmkondensatoren erleichtert. Da viele Ester wegen ihrer hohen Viskosität weniger erwünscht sind, kann demzufolge durch Zugabe von TCB die Viskosität auf einen wünschenswerteren

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und geeigneteren Bereich gesenkt werden.

Ein Beispiel für die Fähigkeit des TCB in DOP, die Viskosität zu verringern, ist in Fig. 3 dargestellt. Fig. 3 zeigen die Kurven,daß die Viskosität der Mischung mit steigenden Mengen von TCB bei Raumtemperaturbedingungen °der bei 25° C schnell abnimmt. Bei 70° C ergibt sich, daß die Abnahme der Viskosität mit steigenden Mengen von TCB weniger schnell erfolgt, da bei dieser Temperatur die Viskosität des DOP ohnehin bereits niedrig ist. Im Vergleich dazu beträgt die Viskosität des gebräuchlicheren chlorierten Diphenylimprägnierungsmittels Aroclor 1016 bei 25° C etwa 45 Centistoke.

Die Mischungen aus DOP und TCB wurden ebenfalls auf ihre flammhemmenden Eigenschaften getestet. Die Testergebnisse zeigten, daß die Fähigkeit des DOP, die Verbrennung zu unterhalten, durch die Zugabe des TCB verringert wird, und daher begünstigt die TCB-Zugabe in vorteilhafter Weise den Betrieb des Kondensators, bei dem ein hohes Maß an Unbrennbarkeit gewünscht wird. So wurde beispielsweise gefunden, daß DOP einen Flammpunkt besitzt, d.h. der Punkt, bei dem DOP die Flamme unterhalt, der bei etwa 240° C liegt. Eine Mischung aus 70 % DOP und 30 % TCB hat jedoch nur einen Flammpunkt von etwa 265° C.

In den Fig. 4 bis 9 sind bevorzugte Kondensatorausführungsformen dargestellt/ In Fig. 4 ist ein typisches Wickelteil 10 aus abwechselnden Elektrodenfolien 11 und 12 und dielektrischen Streifen 13 und 14 offenbart. Bei den Streifen 13 und 14 kann es sich um einzelne Streifen aus Papier oder einem synthetischen Harz, aus mehreren Streifen dieser Materialien oder um zusammengesetzte Streifen handeln. Die Elektrodenfolien 11 und 12 können ebenfalls als metallisierte überzüge auf den Streifen 13 und 14 oder auf separaten ++) die die Erfindung erläutern.

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und zusätzlichen Streifen aus verschiedenartigen dielektrischen Materialien gebildet sein. Geeignete elektrische Verbindungsteile in Form von Streifen 15 und 16 werden benutzt, um die Elektrodenfolien 11 und 12 mit geeigneten Kondensatoranschlußklemmen zu verbinden.

Der dielektrische Aufbau des Rollenteils 10 kann beliebige Zusammensetzungen, wie sie in den Fig. 5, 6 und 7 dargestellt sind, umfassen. In Fig. 5 ist ein Gesamtfilmaufbau

17 dargestellt. In diesem Aufbau wird nur ein synthetischer Harzfilm, wie beispielsweise ein Polypropylenfilm als einziges Dielektrikum zwischen den Elektroden oder Belägen 11 und 12 verwendet. Ein typischer Gesamtpropylenfilmkondensator verwendet ein oder mehrere Propylenfilmstreifen

18 zwischen den Elektroden, bzw. Belägen 11 und 12.

In Fig. 6 ist eine Form eines gemischten dielektrischen Wickelaufbaus 19 oder eines Kondensators dargestellt, der ungleiche Dielektrika verwendet, wie beispielsweise eine synthetische Harzfolie und einen Papierstreifen, obgleich andererseits/unterschiedliche Harzfolien als ein Verbund verwendet werden können, wie beispielsweise ein Polypropylenfilm und ein Polyesterfilm. Wie in Fig. 6 gezeigt, ist der Wickelaufbau 19 als ein Halbsandwichaufbau beschrieben, der ein oder mehrere Papierstreifen 20 zusammen mit einem oder mehreren synthetischen Harzfolienstreifen 18 verwendet.

In Fig. 7 ist ein weiterer gemischter, dielektrischer Wickelaufbau 21 dargestellt. Der Wickelaufbau wird als ein invertiertes Sandwich bezeichnet, dessen Hauptmerkmal darin besteht, daß ein synthetischer Harzfilm verwendet wird, der jeder der Folien 11 und 12 benachbart ist und weiterhin ein oder mehrere ungleiche und dazwischen liegende Streifen 20, die gewöhnlich als ein kombinierter,

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dielektrischer und saugfähiger Streifen verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der dargestellten Erfindung besteht der dazwischenliegende Streifen aus einem einzigen Papierstreifen 20,und die synthetischen Harzstreifen sind einzelne Polypropylenstreifen 18.

Ein oder mehrere der Wickelteile 10 nach Fig. 1 umfassen -den Wickelaufbau nach einer oder mehrerer der Strukturen der Fig. 5, 6 und 7, und sie sind in Behältern oder Gehäusen angeordnet und mit dem Imprägniermittel der vorliegenden Erfindung imprägniert und dann abgedichtet. Typische Kondensatorausführungsformen sind in den Fig. 8 und 9 dargestellt.

In Fig. 8 ist ein sogenannter Motorstartkondensator 22 gezeigt. Ein solcher Kondensator enthält üblicherweise einen einzigen Wickelteil 10 gemäß Fig. 4,der in ein Metallgehäuse 23 eingesetzt und darin versiegelt ist. Die Streifen 15 und 16 des Wickelteils 10 sind mit den äußeren Kondensatoranschlüssen 24 und .25 verbunden. Das Metallgehäuse 23 ist mit dem Imprägniermittel der vorliegenden Erfindung durch die Einfüllöffnung 26 gefüllt, die als Lötverschluß dargestellt ist.

In Leistungskondensatoren oder in Leistungsfaktorkorrekturkondensatoren werden mehrere und größere Wickelteile verwendet. Solch ein typischer Kondensator ist in Fig. 9 dargestellt. Fig. 9 zeigt einen Hochspannungsleistungsfaktorkorrekturkondensator 27. Der Kondensator 27 umfaßt üblicherweise ein großes rechteckiges Stahlgehäuse 28, welches in der dargestellten längeren Dimension 1/2 bis 1 m Länge aufweist. Das Gehäuse 28 enthält eine Reihe längerer Wickelteile 10, deren Anschlüsse 15 und 16 in geeigneter Weise mit den äußeren Kondensatoranschlüssen 29 und 30 -verbunden sind. Das Gehäuse 28 kann mit dem erfindungsgemäßen Imprägniermittel gefüllt sein, und zwar in einer Art und Weise, wie sie im Zusammenhang mit Fig.

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beschrieben ist.

Für Testzwecke wurde eine Anzahl von Kondensatoren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt. Ein typischer Testkondensator/hielt ein Wickelteil gemäß Fig. 4 und war als Motorstartkondensator gemäß Fig. 8 ausgebildet. Bei dem ersten Testkondensator waren die Streifen 14 und 15 zusammengesetzte Streifen aus einem Paar Polypropylenstreifen 18 und einem zwischenliegenden Papierstreifen 20 (Fig. 7). In den Beispielen der vorliegenden Erfindung enthielt das Polypropylen zwei Streifen 18 von etwa 0,012 mm (0,47 mil) dickem Propylen und ein Blatt Papier mit einer Dicke von 0,0127 mm (0,50 mil). Die Gesamthöhe des Kondensators betrug etwa 10,16 cm (4 inch). In einem zweiten, für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geschaffenen Kondensatoraufbau hielten die dielektrischen Streifen und 14 jeweils ein Paar Papierstreifen 20, in denen einer eine Dicke von etwa 0,0155 mm (0,60 mil) und der andere eine Dicke von 0,0168 mm (0,065 mil) aufwies. Diese Kondensatoren wurden gemäß dem allgemeinen Imprägnierungszyklus, wie er in dem US-Patent 3 363 156 beschrieben ist, imprägniert. Dieser Zyklus bestand im Trocknen des Kondensators in einem Vakuumofen bei Temperaturen bis zu einschließlich 105° C und anschließendem Abkühlen des Kondensators auf weniger als 100° C und anschließendem Füllen mit einer dielektrischen Flüssigkeit bei etwa 65° C bis 75° C. Anschließend wurden die Kondensatoren abgedichtet und über Nacht, d.h. etwa 14 bis 16 Stunden lang, in einem ümwälzofen bei etwa 95° C der Wärmetränkung unterworfen. Beim Testen dieser zuerst beschriebenen Kondensatoren ergaben sich die in der nachfolgenden Tabelle I aufgeführten Koronazündspannungswerte:

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Tabelle I

CSV	(Durchschnitts-	Minimum
wert	von 5 Proben)
	3020	2900
	2912	2850
	2870	2750
	2950	2850

Koronazündspannung

95 % DOP/ 5 TCB
90 % DOP/10 TCB
80 % DOP/20 TCB
6O % DOP/40 TCB

Zehn Kondensatoren der Tabelle I, die eine Mischung aus 60 % DOP und 50 % TCB enthielten, wurden bei 2650 Volt Wechselspannung und einer Temperatur von 70° C einem Lebensdauertest unterworfen. Nach 400 Stunden wurde noch kein Ausfall festgestellt im Vergleich zu 3 Ausfällen bei DOP-Kondensatoren ohne TCB und 0 Ausfällen bei Kondensatoren, die mit Aroclor 1016 imprägniert waren.

Bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, daß in der Imprägniermischung zweckmäßigerweise ein elektrischer Stabilisator vorhanden ist. Erst kürzlich haben sich Epoxidverbindungen als besonders wirksam in Verbindung mit chlorierten Dipheny!verbindungen und ebenfalls mit Esterverbindungen erwiesen, obgleich die Reaktionen bisher noch nicht vollständig verstanden worden sind. Die Epoxide sind für die vorliegende Erfindung bevorzugte Stabilisatoren, und sie ergeben in Anwesenheit sowohl einer Esterflüssigkeit als auch einer chlorierten Verbindung eine stabilisierende Wirkung ohne auf die Mischung der Komponenten nachteilige Einflüsse auszuüben. Die flüssigen Imprägniermittel der in Tabelle I aufgeführten Kondensatoren enthalten etwa 0,3 % i-epoxyethyl-3, 4-epoxycyclohexan.

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Obgleich der Stabilisator des Verlustfaktors vorzugsweise ein Epoxidmaterial ist, so sind doch auch andere Stabilisatoren wie Anthrachinone ebenfalls brauchbar, allerdings mit offensichtlich geringerer Wirkung als das Epoxid, wie es auch bereits in einer früheren Patentschrift offenbart worden ist. Andererseits weisen einige der Anthrachinone, wie die Monochloranthachinone und die Dichloranthrachinone eine wesentliche Menge Chlor auf, welches der notwendige
Bestandteil in dem Imprägniermittel der vorliegenden Erfindung zu sein scheint.

Die flüssige, dielektrische Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung bezieht sich speziell auf die Verwendung in
elektrischen Vorrichtungen, wie elektrischen Kondensatoren. Aus diesem Grunde sollten die Bestandteile, insbesondere
die Halogenkomponente,so ausgewählt sein, daß sie kondensatorverträglich ist, und zwar mit dem verschiedenartigen Kondensatoren, unabhängig davon, ob es sich um kleine
Motorstartkondensatoren oder um große Leistungskondensatoren handelt. Verträglichkeit bedeutet dabei ein Material,
welches nicht nur unfier den Betriebsbedingungen und den
Umgebungsbedingungen des Kondensators stabil und
reaktionsfähig ist, sondern auch gegenüber den Kondensatormaterialien/ wie beispielsweise Kupfer, Aluminium, Stahl, Papier und synthetischen Harzen-

Bei den halogenhaltigen Verbindungen der vorliegenden Erfindung kann es sich um geeignete chlorierte, fluorierte, bromierte und dgl. Verbindungen handeln. Beispiele solcher halogenierter Verbindungen umfassen Dichlorbenzol, Difluorbenzol, Dibrombenzol und Monochlorbenzol einschließlich
chlorierter aromatischer und nicht aromatischer Verbindungen .

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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsfiorm der vorliegenden Erfindung ist der Ester die vorherrschende Flüssigkeit oder die vorherrschende Komponente, d.h. die Basisflüssigkeit für die Imprägnierung. Das bedeutet/ daß gewöhnlich der Ester in der größeren Volumen- oder Gewichtsmenge in der Mischung vorliegt im Vergleich zu einer anderen Komponente. In einer Kondensatorumgebung basieren die elektrischen Grundeigenschaften, wie die dielektrische Konstante und der Verlustfaktor, in erster Linie auf dem Ester als der vorherrschenden Flüssigkeit. Ein oder mehrere Ester stellen dabei eine oder mehrere Bestandteile und eine chlorierte Nichtesterverbindung, wie TCB, ist der andere Bestandteil. Ein Stabilisator wird nicht als Bestandteil angesehen. Obgleich Mischungen drei oder mehr Komponenten enthalten können, so wird doch das vorstehend beschriebene 0wei-komponentensystem als das bevorzugte System angesehen.

Ebenfalls eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines Phthalsäureester und insbesondere eines verzweigten Phthalsäureester, wie di-2-ethyl-*hexyl-phthalat und der di-isophthalate. Die halogenhaltigen Verbindungen sind vorzugsweise chlorierte Benzole, wie Trichlorbenzol.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine vergrößerte dielektrische Konstante, eine erhöhte Koronalöschspannung und eine vergrößerte Flammbeständigkeit erhalten, also alle wünschenswerten Eigenschaf.ten für die Funktion des Kondensators.

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1. CP. Smyth, "Dielectric Behavior and Structure", Seite 23, McGraw-Hill, 19 55:

M _ 4^N cj ο + l d 3 3KT

In dieser Formel ist:
f die dielektrische Konstante, M das Molekulargewicht/
N die Anzahl Moleküle pro Mol oC die Polarisierbarkeit,

das molekulare Dipolmoment in der Flüssigkeit, die Summe des Molekulardipolmoments und des als Folge der gehinderten Rotation induzierten Momentes und
d die Dichte.

2. A. Von Ripple, "Dielectrics and Waves", Seite 231, John Wiley & Sons, 1954.

I t I

In dieser Formel ist

km die dielektrische Konstante der Mischung

I I

von k ₁ und k„ und Θ.. und θ_ sind die Volumenverhältnisse der Bestandteile.

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Claims

Patentansprüche:

' 1. )J Elektrischer Kondensator, dadurch gekenn-"~^^ zeichnet , daß er in Kombination enthält:

a) ein abgedichtetes Gehäuse,

b) ein Kondensatorelement in dem Gehäuse, welches ein
Paar mit Abstand angeordnete Elektroden und einen
dazwischen angeordneten dielektrischen Abstandhalter aufweist, und

c) eine dielektrische Imprägnierflüssigkeit in dem
Gehäuse, die eine Mischung aus Bestandteilen umfaßt, einschließlich eines flüssigen dielektrischen aromatischen Esters und einer halogenhaltigen Verbindung, wobei letztere die Koronalöschspannung der Mischung
in dem Kondensator erhöht.
2.) Elektrischer Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der feste dielektrische Abstandhalter Polypropylenfilm ist und die flüssige dielektrische Imprägniermittelmischung einen flüssigen, verzweigten, aromatischen Ester und eine halogenhaltige Verbindung umfaßt, wobei die dielektrische Konstante
der Mischung aus dem Ester und der halogenhaltigen
Verbindung größer ist als die dielektrische Konstante
der Mischung der beiden Komponenten wie sie durch die
Mischungsregel für die dielektrische Konstante bestimmt wird.

* dielektrischen,

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3.) Kondensator nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Halogen Chlor ist.
4.) Kondensator nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß ein elektrisches Stabilisatormaterial zugegeben worden ist.
5.) Kondensator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Stabilisator eine Epoxidverbindung ist.
6.) Kondensator nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die chlorierte Verbindung ausgewählt ist aus der Klasse bestehend aus aromatischen und nicht-aromatischen Kohlenwasserstoffen, Ätherη und Estern.
7.) Kondensator nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet / daß der Ester ein Phthalsäureester ist.
8.) Kondensator nach den Ansprüchen 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Chlorverbindung ein chlorierter aromatischer Kohlenwasserstoff ist.
9.) Kondensator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Chlorverbindung Trichlorbenzol ist.

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