DE2606174C2

DE2606174C2 - Elektrischer Wickelkondensator mit Abschaltsicherung

Info

Publication number: DE2606174C2
Application number: DE19762606174
Authority: DE
Inventors: Rainer Karl Dipl.-Ing 8501 Altenberg Schilling
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1976-02-17
Filing date: 1976-02-17
Publication date: 1982-11-04
Also published as: GB1509130A; DE2606174A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Wickelkondensator mit einer Abschaltsicherung, der eine aufgewickelte Dielektrikumsfolie aus bei unzulässiger Erwärmung des Kondensators schrumpfendem Material besitzt, dessen Wickel auf einem Kernrohr aus nicht schrumpfendem Material angeordnet ist und der einen infolge des Schrumpfens der Dielektrikumsfolie unterbrechbaren elektrischen Leiter in einer Zuleitung aufweist.

Es ist bekannt, daß manche Dielektrika elektrischer Wickelkondensatoren, insbesondere bestimmte Kunststoffolien, die Eigenschaft haben, daß sie bei Erhitzung schrumpfen. Diese Eigenschaft können solche dielektrischen Folien bereits durch ihr Herstellungsverfahren erhalten haben, oder sie können auch einer gesonderten Reckungsbehandlung unterworfen werden, die der Folie erst solche Eigenschaften verleiht.

Es ist bereits bekannt, solche Eigenschaften des Dielektrikums eines Wickelkondensators dazu auszunutzen, bei übermäßiger Erwärmung des Kondensatorwikkels eine elektrische Zuleitung zu unterbrechen.

So ist aus der DE-AS 18 06 924 ein in ein Gehäuse eingebauter Wickelkondensator bekannt, dessen Kunststoffolie die Eigenschaft hat, sich bei Erwärmung in Axialrichtung des Wickels zusammenzuziehen. Der Wickel wird in dem Gehäuse an einer Stelle verankert, während ein elektrischer Anschluß an einer zweiten Stelle im Gehäuse verankert wird. Bei einer übermäßigen Erwärmung des Wickels schrumpft dieser in Axialrichtung, wobei der Kontakt zwischen der

Wicklung und dem Anschlußkontakt unterbrochen wird.

Eine solche Abschaltsicherung kann jedoch nur bei Kondensatorwickeln verwendet werden, die in ein Gehäuse eingebaut sind.

Aus der DE-OS 20 60 907 ist weiter ein elektrischer Wickelkondensator mit Abschaltsicherung bekannt, bei dem ein Gehäuse nicht erforderlich ist. Dieser Wickelkondensator ist ebenfalls mit einem in axialer Richtung schrumpffähigen Dielektrikum versehen und hat außerdem noch Stirnkontaktschichten. Durch Schrumpfen des Wickels in Axialrichtung bei Erwär mung wird nun der elektrische Kontakt innerhalb der Stirnkontaktschicht oder zwischen der Stirnkontaktschicht und einem Anschlußleiter unterbrochen. Hierbei wird die Erscheinung ausgenutzt daß zwar der Wickel in axialer Richtung schrumpft, ein im Wickel angeordne tes nichtschrumpfendes Kernrohr jedoch seine ur sprüngliche Länge beibehält.

Da die Stirnkontaktschicht durch Aufspritzen von verhältnismäßig niedrig schmelzenden Metallen oder Metallegierungen hergestellt wird und dadurch bedingt einerseits eine bestimmte Dicke nicht unterschreitet und außerdem aus einer porösen Schicht eines dehnbaren Metalls oder einer dehnbaren Metallegierung besteht, ist nicht zuverlässig gewährleistet, daß bei der Verschiebung der einzelnen Teile infolge Wärmeeinwir-

b5 kung zuverlässig eine Unterbrechung des elektrischen Kontaktes eintritt. Außerdem wird hierbei die Schrumpfung in Axialrichtung des Wickels ausgenutzt, d. h. in Richtung des Dielektrikumsbandes, in der das Band

verhältnismäßig schmal ist so daß der absolute Wert der Schrumpfung nur gering ist

Ein Wickelkondensator nach dem Oberbegriff des Anspmchs 1 ist aus der DE-OS 20 60 907 bekannt Der dort beschriebene elektrische Wickelkondsnsator hat eine Dielektrikumsfolie, die aus einem iiei unzulässiger Erwärmung schrumpfenden Material besteht die auf ein aus nicht schrumpfendem Material bestehendes Kernrohr gewickelt ist und besitzt einen infolge dos Schrumpfens der Dielektrikumsfolie unterbrechbaren '<> Leiter. Audi hier findet eine Schrumpfung des Dielektrikums in Axialrichtung des Wickels statt was die obenerwähnten Nachteile hat

Schließlich ist aus der DE-OS 23 50 271 ein Wickelkondensator mit einem auf einer Isolierstoffplatte angeordneten elektrischen Leiter bekannt der durch Verformung des Wickels bei innerem Überdruck unterbrochen wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wickelkondensator der eingangs genannten Art zu ^M schaffen, bei dem ein sicheres Abschalten auch bei geringerer Wärmeeinwirkung stattfindet

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Dielektrikumsfolie in Längsrichtung der Folie schrumpffähig ist daß das Kernrohr aus einem bei der » unzulässig hohen, das Schrumpfen der Dielektrikumsfolie bewirkenden Temperatur erweichenden Material besteht und sich im erweichten Zustand durch den auf es wirkenden Druck des die geschrumpfte Folie aufweisenden Wickels in Achsrichtung verlängert und daß der *> unterbrechbare Leiter im Kernrohr angeordnet urd durch die Verlängerung des Kernrohres unterbrechbar ist

Durch Verwendung eines Dielektrikumsbandes, das in Längsrichtung schrumpft wird, da die Bandlänge wesentlich größer ist als die Bandbreite, eine wesentlich größere Verkürzung bei gleicher Erwärmung erzielt als bei einem in Querrichtung schrumpfenden Dielektrikumsband. Da das Band zu einem Wickel aufgewickelt ist, wird bei Schrumpfung des Bandes in Längsrichtung w ein sehr hoher Druck in radialer Richtung des Wickels erzeugt, der wiederum dazu verwendet wird, einen hohen Druck auf das im Wickel angeordnete Kernrohr auszuüben. Nun wird aber gemäß der Erfindung ein Kernrohr aus einem Material verwendet, das bei Erwärmung ebenfalls erweicht Dadurch wird das Kernrohr in der Mitte des Wickels zusammengedrückt wobei sich das Material des Kernrohres nach beiden Seiten axial aus dem Wickel herausdrückt. Dadurch verlängert sich das Kernrohr nicht unbeträchtlich. Eine Verlängerung des Kernrohres um 5 bis 10 mm kann ohne weiteres erzielt werden. Diese Verlängerung des Kernrohres durch den radial ausgeübten Druck wird gemäß der Erfindung dazu benutzt, um einen Zuleitungsdraht, der im Kernrohr ausgespannt ist zum Abreißen zu bringen. Im Gegensatz zu einer stimseitig aufgespritzten Metallschicht kann das Material eines solchen Drahtes so gewählt werden, daß e« bei einer bestimmten Belastung abreißt, ohne sich zuvor wesent-Hch gedehnt zu haben. M

Durch den auftretenden starken radialen Druck, die große Verlängerung des Kernrohres und das Abreißen eines Drahtes ist eine sichere Abschaltung auch bei weniger starken Erwärmungen sicher gewährleistet.

Vorzugsweise wird ein Kernrohr aus Polycarbonat verwendet.

Um ein sicheres Herausdrücken der Enden des Kernrohres aus dem Wickel zu erzielen, werden gemäß · der Weiterbildung der Erfindung die Dicke des Kernrohres und dessen Innendurchmesser so bemessen, daß bei Erwärmung der Hohlraum im Kernrohr innerhalb des Wickels mindestens auf einem Teil seiner Länge vollständig vom Kernrohrmaterial ausgefüllt wird.

Die Erfindung kann auch bei Kondensatoren angewendet werden, die keine stimseitig auf den Wickel aufgespritzten Kontaktschichten haben. Der abzureißende Zuleitungsdraht wird entweder einseitig oder beidseitig an den Enden des Kernrohrs verankert oder direkt in den Mantel des Kernrohres eingebettet Es ist hierbei zweckmäßig, den Draht mindestens an zwei Stellen fest mit dem Materia! des Kernrohres zu verankern. Dies kann durch Verdickung des Drahtes oder durch Aufrauhen einer Oberfläche erzielt werden. Die Erfindung und weitere Ausführungsformen der Erfindung sollen anhand der Figuren näher erläutert werden. In den Figuren sind Schnitte durch Kondensatorwickel dargestellt und zwar unter a) der Zustand vor der Erwärmung und unter b) der Zustand nach der Erwärmung.

F i g. 1 zeigt das Prinzip der Ausführung, während in den

F i g. 2 bis 4 verschiedene Ausführungsformen dargestellt sind.

Fig. la zeigt im Schnitt einen Kondensatorwickel 1 mit einem Dielektrikum, das in Längsrichtung bei Erwärmung schrumpft. Dieser Wickel ist auf ein Kernrohr 2 aufgewickelt dessen Material so gewählt ist, daß es bei der Erwärmung erweicht

Wenn der Wickel auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wird, so zieht sich das Dielektrikumsband in Längsrichtung zusammen und übt einen radialen Druck auf den Wickel aus, der sich bis zum Kernrohr fortpflanzt Da das Kernrohr im Wickel durch die Erwärmung erweicht ist wird es zusammengedrückt und die Enden des Kernrohres werden dabei aus dem Wickel herausgedrückt Dieser Zustand ist in Fig. Ib dargestellt, wo zu erkennen ist, daß der Wickel 1 einerseits in radialer Richtung geschrumpft ist, und daß andererseits das Kernrohr in der Mitte des Wickels zusammengedrückt wurde und dabei die Enden des Kernrohres aus dem Wickel weiter herausgedrückt wurden.

In F i g. 2 ist eine Ausführungsform der Abschaltsicherung dargestellt Der Kondensatorwickel 1 hat auf beiden Stirnseiten die Kontaktschichten 3, von denen die obere mit der angelöteten Zuleitung 5 verbunden ist, während die untere mit dem angelöteten unterbrechbaren Leiter bzw. der Zuleitung oder des Drahtes 4 verbunden ist. Die Zuleitung 4 ist durch das Kernrohr 2 hindurchgeführt und an der oberen Stirnseite des Rohres mit einer Scheibe 6 oder in anderer geeigneter Weise befestigt. Nach der Erwärmung ist, wie dies aus Fig. 2b ersichtlich ist, das Kernrohr in der Mitte des Wickels 1 zusammengedrückt worden. Durch diese Verlängerung wurde der Zuleitungsdraht 4 im Kernrohr abgerissen. Dadurch wurde der Kondensatorwickel 1 von dem Stromnetz abgeschaltet.

In Fig.3a ist eine andere Ausführungsform der Abschaltsicherung dargestellt, bei der die Zuleitung 4 beiderseits an den Enden des Kernrohres befestigt ist. Dies geschieht beispielsweise durch die Scheiben, Stege oder Platten 6 und 7. Bei dieser Ausführungsform ist eine Befestigung der Zuleitung auf dem Wickel, beispielsweise an einer aufgespritzten Stirnkontaktschicht, nicht erforderlich. Nach der Erwärmung ergibt

sich der in F i g. 3b dargestellte Zustand. Das Kernrohr 2 wurde wiederum beidseitig aus dem Wickel herausgedrückt und dabei die beiden Scheiben 6 und 7 voneinander entfernt. Dadurch wurde der Zuleitungsdraht 4 innerhalb des Kernrohres 2 abgerissen.

Eine weitere Ausführungsform der Abschaltsicherung ist in Fig.4 dargestellt. Wie aus Fig.4a ersichtlich ist, ist der Zuleitungsdraht 4 in das Material des Kernrohres 2 eingebettet. Zur besseren mechanischen Verankerung ist es vorteilhaft, den Draht 4 mindestens an zwei Stellen, wo er im Kernrohr eingebettet ist, aufzurauhen oder mit einer sonstigen Verankerung zu versehen. Dies kann beispielsweise in einer angelöteten Scheibe oder einer sonstigen Verdickung des Zuleitungsdrahtes 4

bestehen, beispielsweise wenn in den Draht Knoten geknüpft werden.

Der Zustand nach der Erwärmung ist in Fig.4b dargestellt. Das Kernrohr 2 wurde wiederum beidseitig aus dem Wickel herausgedrückt und dadurch gestreckt. Der Draht 4 wurde innerhalb der Einbettung des Kernrohres abgerissen, wobei es auch möglich ist, daß er in mehrere Stücke zerreißt.

Bei der Anordnung muß nicht unbedingt ein Draht als Leiter verwendet werden, der abgerissen werden soll, sondern anstelle eines Drahtes kann auch ein Metallband verwendet werden. Gegebenenfalls wird der Leiter auch mit einer oder mehreren Sollbruchstellen in an sich bekannter Weise versehen.

Hierzu 2 Bia» Zcichnurmcn

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrischer Wickelkondensator mit einer Abschaltsicherung, der eine aufgewickelte Dielektrikumsfolie aus bei unzulässiger Erwärmung des Kondensators schrumpfendem Material besitzt, dessen Wickel auf einem Kernrohr aus nicht schrumpfenden Material angeordnet ist und der einen infolge des Schrumpfens der Dielektrikumsfolie unterbrechbaren elektrischen Leiler in einer Zuleitung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dielektrikumsfolie in Längsrichtung der Folie schrumpffähig ist, daß das Kernrohr (2) aus einem bei der unzulässig hohen, das Schrumpfen der Dielektrikumsfolie bewirkenden Temperatur erwei- '⁵ chendcn Material besteht und sich im erweichten Zustand durch den auf es wirkenden Druck des die geschrumpfte Folie aufweisenden Wickels (1) in Achsrichtung verlängert und daß der unterbrechbare Leiter (4) im Kernrohr (2) angeordnet und durch die Verlängerung des Kernrohres (2) unterbrechbar ist.

2. Elektrischer Wickelkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernrohr (2) aus Polycarbonat besteht

3. Elektrischer Wickelkondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Kernrohres (2) und dessen Innendurchmesser so bemessen sind, daß bei Erwärmung der Hohlraum im Kernrohr (2) innerhalb des Wickels (1) » mindestens auf einem Teil seiner Länge vollständig vom Kernrohrmaterial ausgefüllt wird.

4. Elektrischer Wickelkondensator nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der

35 unterbrechbare Leiter (4) der einen Zuleitung durch das Kernrohr (2) frei gespannt geführt ist

5. Elektrischer Wickelkondensator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der unterbrechbare Leiter (4) der einen Zuleitung mit den Enden des Kernrohres (2) mechanisch verbunden ist

6. Elektrischer Wickelkondensator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der unterbrechbare Leiter (4) mechanisch mit Stegen oder Platten (6,7) verbunden ist, die auf beiden Seiten am Kernrohr (2) aufliegen.

7. Elektrischer Wickelkondensator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß der unterbrechbare Leiter (4) auf einer Seite des Wickels (1) mit dem Ende des Kernrohres (2) mechanisch verbunden ist und auf der anderen Seite des Wickels (1) an der Stirnseite des Wickels (1) befestigt ist

8. Elektrischer Wickelkondensator nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß der unterbrechbare Leiter (4) der einen Zuleitung in die Wand des Kernrohres (2) eingebettet ist

9. Elektrischer Wickelkondensator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß der unterbrechbare Leiter (4) mindestens an zwei Stellen innerhalb der Einbettung mit dem Kernrohr (2) mechanisch verankert ist

10. Elektrischer Wickelkondensator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß zur mechanischen Verankerung des unterbrechbaren Leiters (4) an den vorgesehenen Stellen jeweils eine Querschnittsvergrößerung des Leiters (4) vorgesehen ist.

11. Elektrischer Wickelkondensator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß der unterbrechbare Leiter (4) oberflächlich aufgerauht ist.