DE2606175C2

DE2606175C2 - Electrical wound capacitor with a disconnection device

Info

Publication number: DE2606175C2
Application number: DE19762606175
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: DE2606175A1; GB1569186A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Wickelkondensator mit einer Abschaltvorrichtung, der einen Wickel ohne Kernrohr, der eine aufgewickelte, bei unzulässig hoher Erwärmung schrumpfende Dielektrikumsfolie besitzt, und eine an einer der Wickelstirnseiten angeordnete Abschaltvorrichtung, über die eine elektrische Zuleitung des Kondensators geführt ist und die infolge des Schrumpfens der Dielektrikumsfolie betätigbar ist, aufweist.The invention relates to an electrical wound capacitor with a disconnection device, the a winding without a core tube, which is a wound dielectric film that shrinks if the temperature is too high possesses, and a disconnection device arranged on one of the end faces of the winding, via which a electrical lead of the capacitor is performed and the result of the shrinkage of the dielectric film is actuated, has.

It is already known that there are electrical coils

kondensatoren bei übermäßiger Belastung oder Fehlern im Wickel verformen können. Eine solche Verformung kann dazu verwendet werden, eine Abschaltvorrichtung zu betätigen, die verhindert daß ein solcher Kondensatorwickel weiter am Stromnetz angeschlossen bleibtCapacitors can deform in the event of excessive load or defects in the winding. Such a deformation can be used to actuate a disconnection device that prevents such a capacitor winding remains connected to the mains

So ist aus der DE-OS 23 50 271 ein elektrischer Kondensator mit einer Umhüllung bekannt in der ein Kondensatorelement und eine auf Überdruck ansprechende Abschaltvorrichtung angeordnet sind, bei der im Falle eines Oberdruckes ein elektrischer Leiter unterbrochen wird. Bei dieser bekannten Anordnung wird die Abschaltvorrichtung durch eine Verformung des Kondensatorelementes aufgrund inneren Oberdruckes in dem Kondensatorelement betätigtFor example, from DE-OS 23 50 271 an electrical capacitor with a casing is known in the one Capacitor element and a switch-off device responsive to overpressure are arranged, in which im In the event of overpressure, an electrical conductor is interrupted. In this known arrangement, the Disconnection device due to deformation of the capacitor element due to internal overpressure in actuated the capacitor element

Bei der bekannten Anordnung wird im Kondensatorwickel Gas gebildet das bewirkt daß der zylindrische Wickel an der Mantelseite ausgewölbt wird Diese Auswölbung wird dazu verwendet eine Abschaltvorrichtung zu betätigen, die beispielsweise aus einem elektrischen Leiter bestehen kann, der auf einen Kunststoffstreifen aufgebracht ist welcher durch die Auswölbung des Wickelmantels zerbrichtIn the known arrangement, gas is formed in the capacitor coil, which causes the cylindrical Wrap is bulged on the side of the shell. This bulge is used for a shutdown device to operate, which can for example consist of an electrical conductor on a Plastic strip is applied which breaks through the bulge of the winding jacket

Da sich die Auswölbung im Wickelmantel erst bei einem ziemlich hohen Gasdruck im Wickel bildet besteht die Gefahr, daß der Kondensatorwickel schon vor der Betätigung der Sicherung zerplatzt und dabei Folgeschäden erzeugt werden, die durch die Sicherung nicht verhindert werden können.Since the bulge in the winding jacket only forms when the gas pressure in the winding is quite high there is a risk that the capacitor winding will burst before the fuse is actuated and thereby Consequential damage is generated that cannot be prevented by securing.

Es ist weiter bekannt daß manche Dielektrika von Wickelkondensatoren, insbesondere bestimmte Kunststoffolien, die Eigenschaft haben, bei Erwärmung zu 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 Die Schrumpfung von solchen dielektrischen Folien kann ebenfalls dazu ausgenutzt werden, bei übermäßiger Erwärmung des Kondensatorwickels eine elektrische Zuleitung zu unterbrochen.It is also known that some dielectrics of wound capacitors, especially certain plastic films, have the property of shrinking when heated. This property can be such dielectric Films have already been obtained through their manufacturing process or they can also be a separate one Be subjected to stretching treatment which gives the film such properties as Shrinkage of such dielectric films can also be used to prevent excessive heating of the Capacitor winding to interrupt an electrical supply line.

So ist aus der DE-AS 18 06 924 ein in ein Gehäuse eingebauter Wickelkondensator bekannt dessen Kunststoffolie die Eigenschaft hat, sich bei unzulässig hoher Erwärmung in Axialrichtung des Wickels zusammenzuziehen. Der Wickel ist'an einer Stelle im Gehäuse verankert während ein elektrischer Anschluß an einer zweiten Stelle im Gehäuse verankert ist Bei einer unzulässig hohen 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.So from DE-AS 18 06 924 a built-in wound capacitor in a housing is known whose plastic film has the property of contracting in the axial direction of the coil in the event of inadmissibly high heating. The winding is anchored at one point in the housing while an electrical connection is at one second point is anchored in the housing this in the axial direction, the contact between the winding and the connection contact being interrupted. Such a switch-off protection can only be used with capacitor windings that are in a Housing are built in.

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 des Wickels schrumpffähigen Dielektrikum versehen und hat Stirnkontaktschichten. Durch Schrumpfen des Wickels in Axialrichtung bei Erwärmung 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 angeordnetes Kernrohr jedoch die ursprüngliche Länge beibehält.From DE-OS 20 60 907 an electrical wound capacitor with cut-off fuse is also known at which a housing is not required This wound capacitor is also with an in-axial In the direction of the winding it is provided with a shrinkable dielectric and has end contact layers. By Shrinkage of the winding in the axial direction when heated is now the electrical contact within the End contact layer or interrupted between the end contact layer and a connecting conductor. Here the phenomenon is exploited that, although the winding shrinks in the axial direction, an arranged in the winding However, the core tube retains its original length.

Da Wickelkondensatoren ein sehr langes aber verhältnismäßig schmales Dielektrikumsband enthalten.Because wound capacitors contain a very long but relatively narrow dielectric tape.

ist der Absolutwert der Schrumpfung in der Bandbreite verhältnismäßig gering, so daß die Gefahr besteht, daß die Unterbrechung des Leiters nicht vollständig ist oder sie gar nicht eintritt Hierbei muß noch berücksichtigt werden, daß die zu unterbrechenden Stirnkontaktschichten aus einem verhältnismäßig niedrig schmelzenden Metall oder einer Metallegierung bestehen und außerdem eine poröse Struktur haben, so daß sie eine geringe Verschiebung oder Dehnung mitmachen, ohne daß die Schicht gänzlich unterbrochen wird.is the absolute value of the shrinkage in the bandwidth relatively small, so that there is a risk that the interruption of the conductor is not complete or it does not occur at all. It must also be taken into account that the front contact layers to be interrupted consist of a relatively low-melting metal or a metal alloy and also have a porous structure, so that they go along with little displacement or expansion without that the shift is completely interrupted.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wickelkondensator der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Abschaltsicherheit durch Vergrößerung der bei Erwärmung des Wickels auftretenden Dimensionsänderung, durch welche die Abschaltvor- >⁵ richtung betätigt wird, verbessert ist.The object of the present invention is to provide a wound capacitor of the type mentioned, in which the Deenergizing is actuated by increasing the dimensional change occurring upon heating of the roll, through which the shutdown operation> ⁵ direction is improved.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Dielektrikumsfolie in Längsrichtung des Dielektrikumsbandes schrumpffähig ist, daß der Wickel einen möglichst kleinen Wickelhohlraum hat u.id daß die Abschaltvorrichtung durch die Auswölbung der ihr benachbarten Stirnseite des Wickels infolge des Schrumpfens der Dielektrikumsfolie bei unzulässig hoher Erwärmung betätigbar ist und diese dann den Kondensator abschaltetThis object is achieved in that the dielectric film is shrinkable in the longitudinal direction of the dielectric tape, so that the winding The smallest possible winding cavity has u.id that the disconnection device through the bulge of it adjacent end face of the winding due to the shrinkage of the dielectric film at impermissible high heating can be actuated and this then switches off the capacitor

Dadurch, daß ein in Längsrichtung schrumpfendes Dielektrikumsband vorgesehen ist, wird der Schrumpfweg bei dem langen Band verhältnismäßig groß, so daß ein ziemlich großer radialer Druck im Wickel entsteht, der bewirkt, daß das Dielektrikumsband in der Mitte des Wickels an den Stirnseiten herausgedrückt wird. Die dabei erzeugte stirnseitige Aufwölbung des Wickels is» wesentlich größer als der Schrumpfweg bei einer axialen Schrumpfung des Wickels bzw. die Auswölbung bei einem Auftreten von Gasüberdruck im Wickel. Dadurch wird ein verhältnismäßig großer Abschaltweg erzielt und ein Platzen des Wickels ist auf diese Weise vollkommen ausgeschlossen. Die in Achsrichtung des Wickels an den Stirnseiten auftretende Auswölbung wird dazu benutzt, die Abschaltvorrichtung zu betätigen. Damit sich eine solche stirnseitige Auswölbung zuverlässig bildet darf der Wickel kein Kernrohr enthalten. Auch soll der Wickelhohlraum möglichst klein sein, so daß bei radialem Wickeldruck nur wenig Material zum Auffüllen des Wickelhohlraumes erforderlieh ist und der Druck tatsächlich zur stirnseitigen Aufwölbung des Dielektrikumsmaterials verwendet wird.The fact that a dielectric tape is provided that shrinks in the longitudinal direction results in the shrinkage path relatively large in the case of the long tape, so that there is a fairly large radial pressure in the coil, which causes the dielectric tape in the middle of the Wrap is pushed out on the front sides. The front bulge of the coil created in this way is » significantly greater than the shrinkage path in the event of axial shrinkage of the roll or the bulge in the event of excess gas pressure in the coil. This results in a relatively long shutdown path achieved and a bursting of the winding is completely excluded in this way. The in the axial direction of the The bulge occurring at the end of the winding is used to actuate the disconnection device. In order for such an end bulge to be reliably formed, the coil must not have a core tube contain. The winding cavity should also be as small as possible, so that only little with radial winding pressure Material required to fill the winding cavity and the pressure is actually used to bulge the face of the dielectric material will.

Bei der Anordnung gemäß der Erfindung genügt es, wenn ein gegenüber der Wickelstirnseite unverschiebliches Gegenlager für die Abschaltvorrichtung vorhanden ist Es genügt somit, daß der Kondensatorwickel nur auf einer Seite mit einer festen Umhüllung versehen ist, die einen Hohlraum über der einen Wickelstirnseite freiläßt, in dem die Abschaltvorrichtung angeordnet istIn the arrangement according to the invention, it is sufficient if one that cannot be displaced with respect to the end face of the winding There is a counter bearing for the disconnection device. It is therefore sufficient that the capacitor winding only is provided on one side with a solid cover, which has a cavity over the one end face of the winding leaves free, in which the shutdown device is arranged

Der Kondensatorwickel bei der Anordnung gemäß der Erfindung kann aber auch in einem Gehäuse angeordnet sein, wobei sich die Abschaltvorrichtung zwischen der Wickelstirnseite und dem Deckel bzw. Boden des Gehäuses befindet.The capacitor winding in the arrangement according to the invention can, however, also be in a housing be arranged, the disconnection device between the winding face and the cover or The bottom of the case.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Abschaltvorrichtung besteht diese aus zwei gewölbten Druckgliedern, die an den Enden mit einer gespannten Zuleitung fest verbunden sind.In a particularly preferred embodiment of the shutdown device, it consists of two arched pressure members, which are firmly connected at the ends with a tensioned supply line.

Die Abschaltvorrichtung kann aber auch aus irgend- ^h5 einem anderen auf Druck ansprechenden Schalter bestehen. Dabei kann der Kontakt zwischen zwei Leitern unterbrochen werden, oder es kann auch ein elektrischer Leiter zerrissen oder sonstwie unterbrochen werden, wie dies an sich bei Abschaltvorrichtungen für elektrische Kondensatoren bekannt ist In an sich bekannter Weise kann dieser abzureißende Leiter auch mit einer Sollbruchstelle versehen sein.But the switch-off device can also consist Somehow ^h5 another pressure-sensitive switch. The contact between two conductors can be interrupted, or an electrical conductor can be torn or otherwise interrupted, as is known per se with disconnection devices for electrical capacitors.

Die Erfindung soll anhand der Figuren näher erläutert werden.The invention is to be explained in more detail with reference to the figures.

F i g. 1 zeigt schematisch die Veränderung der Form des Wickels bei Erwärmung;F i g. 1 shows schematically the change in the shape of the roll when heated;

F i g. 2 zeigt einen Wickelkondensator mit Abschaltvorrichtung; F i g. 2 shows a wound capacitor with a switch-off device;

Fig.3 zeigt einen Wickelkondensator mit Abschaltvorrichtung, bei dem der Wickel in ein Gehäuse eingebaut ist3 shows a wound capacitor with a switch-off device, in which the winding is built into a housing

In F i g. 1 ist schematisch im Schnitt ein Kondensatorwickel dargestellt der ein Dielektrikumsband enthält das bei Erwärmung in Längsrichtung schrumpft wobei ein radialer Druck auf den Wickel 1 ausgeübt wird. Damit sich dieser radiale Druck auf das innen im Wickel befindliche Dielektrikumsmaterial auswirken kann, ist der Wickel 1 nicht auf ein Kernrohr gewickelt und hat auch nur einen verhältnismäßig kleinen Wickelhohlraum 2. F i g. 1 a zeigt den Wickel vor der Erwärmung. Nach der Erwärmung hat der Wickel eine Form, wie in F i g. Ib im Schnitt dargestellt ist Der eventueil vorhandene Wickelhohlraum 2 ist vollkommen verschwunden und der Wickel zeigt an den beiden Stirnseiten Auswölbungen 3, die zur Betätigung einer Abschaltvorrichtung verwendet werden.In Fig. 1 is a schematic sectional view of a capacitor winding shown that contains a dielectric tape that shrinks in the longitudinal direction when heated a radial pressure is exerted on the roll 1. So that this radial pressure is on the inside of the coil can affect the dielectric material located, the winding 1 is not wound on a core tube and has also only a relatively small winding cavity 2. F i g. 1 a shows the coil before heating. After heating, the coil has a shape as shown in FIG. Ib shown in section is the eventueil The existing winding cavity 2 has completely disappeared and the winding points to the two End faces bulges 3 that are used to actuate a disconnection device.

In F i g. 2 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der der Wickel 1 teilweise mit einer festen Hülle, z. B. einer Isolierstoffhülle 4 umgeben ist, die einen Hohlraum über der einen Wickelstirnseite frei läßt in dem der Schalter 7 angeordnet ist. Die elektrischen Zuleitungen 5 und 6 zu dem Schalter 7 verlaufen innerhalb der Isolierstoffhülle 4. Fig.2a zeigt die Anordnung vor der Erwärmung und F i g. 2b zeigt die Anordnung nach der Erwärmung. Durch die Erwärmung hat das Dielektrikumsband des Wickels 1 eine Schrumpfung in Längsrichtung erfahren und dabei einen großen radialen Druck erzeugt, der beim Wickel zu Auswölbungen 3 an den Stirnseiten geführt hat Dadurch wurde der Schalter 7 geöffnet der in einer Zuleitung zum Wickel 1 angeordnet ist, und der Wickel 1 vom Stromnetz abgeschaltetIn Fig. 2 shows an embodiment in which the winding 1 partially with a solid cover, for. B. an insulating sleeve 4 is surrounded, which has a cavity which leaves a winding face free in which the switch 7 is arranged. The electrical supply lines 5 and 6 to the switch 7 run within the insulating sleeve 4. Fig.2a shows the arrangement before Warming and F i g. 2b shows the arrangement after heating. As a result of the heating, the dielectric tape of the roll 1 experience a shrinkage in the longitudinal direction and thereby a large radial Pressure generated, which led to bulges 3 on the end faces during the winding. This made the switch 7 opened which is arranged in a supply line to the coil 1, and the coil 1 from the power supply switched off

Fig.3 zeigt eine andere Ausführungsform eines Wickelkondensators. Hier ist der Wickel 1 in einem Gehäuse 8 angeordnet und die Zuleitungen 5 und 6 sind mit Deckelanschlüssen 10 und 11 verbunden, die auf oder im Deckel 9 befestigt sind. In der Zuleitung 5 ist zwischen dem Deckelanschluß 11 und dem Wickel 1 eine Abschaltvorrichtung angeordnet, die aus zwei gewölbten Druckgliedern 12 und 13 besteht, mit denen an den Enden 15 und 16 ein gespannter Leiter 14 verbunden ist Die beiden Druckglieder 12 und 13 liegen an der unteren Stirnseite des Wickels 1 bzw. am Boden des Gehäuses 8 an. Fig.3a zeigt den Zustand vor der Erwärmung. In Fig.3b ist der Zustand nach einer unzulässig hohen Erwärmung des Wickels dargestellt. Durch die Längsschrumpfung des Dielektrikumsbandes des Wickels 1 hat sich an den Stirnseiten des Wickels jeweils eine Auswölbung 3 gebildet, weiche die beiden Druckglieder 12 und 13 zusammendrückt. Dadurch wird der dazwischen ausgespannte Leiter 14 zerrissen und der Stromkreis unterbrochen.Fig.3 shows another embodiment of a Winding capacitor. Here the winding 1 is arranged in a housing 8 and the supply lines 5 and 6 are connected to cover connections 10 and 11 which are fastened on or in the cover 9. In the supply line 5 is Between the cover connection 11 and the winding 1, a disconnection device is arranged, which consists of two arched pressure members 12 and 13, with which at the ends 15 and 16 a tensioned conductor 14 is connected The two pressure members 12 and 13 are on the lower face of the roll 1 and on the floor of the housing 8. Fig.3a shows the state before Warming. In Fig.3b is the state after a unacceptably high heating of the winding shown. Due to the longitudinal shrinkage of the dielectric tape of the roll 1 has a bulge 3 formed on each of the end faces of the roll, soft the two Pressure members 12 and 13 press together. As a result, the conductor 14 stretched out between them is torn and the circuit interrupted.

Die Abschaltvorrichtung kann aber auch anders als in F i g. 3 dargestellt zwischen der oberen Wickelstirnseite und dem Gehäusedeckel 9 angeordnet sein.The disconnection device can, however, also differ from the one shown in FIG. 3 shown between the upper end of the winding and the housing cover 9 can be arranged.

List of reference signs

1 Wickel1 wrap

2 Wickelhohlraum2 winding cavity

3 Auswölbung3 bulge

4 Isolierstoffhülle '4 insulation sleeve '

5 Zuleitung5 supply line

6 Zuleitung6 supply line

7 Schalter7 switches

8 Gehäuse '"8 housing '"

9 Deckel9 lids

1 sheet of drawings

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Claims

Patent claims:

1.Electric winding capacitor with a disconnection device that produces a winding without a core tube, which has a wound dielectric film that shrinks if the temperature is too high, and one on one of the winding faces arranged disconnection device through which an electrical lead of the capacitor is routed and that due to the shrinkage of the dielectric sheet can be actuated, has characterized in that that the dielectric film is shrinkable in the longitudinal direction of the dielectric tape, that the winding (1) has the smallest possible winding cavity (2) and that the disconnection device (7 or 12 to 16) through the bulge (3) on the adjacent face of the roll (1) can be actuated due to the shrinkage of the dielectric colie in the event of inadmissibly high heating and this then switches off the capacitor

2. Electrical wound capacitor according to claim 1, characterized in that the winding (1) is partially arranged in a solid envelope (4) and that the disconnection device (7 or 12 to 16) arranged in a cavity between the one end face of the winding and the casing (4) is

3. Electrical wound capacitor according to claim 1, characterized in that the winding (1) built into a housing (8) and the disconnection device (7 or 12 to 16) between a Winding face and the cover (9) or bottom of the housing (8) is arranged

4. Electrical wound capacitor according to claim 1 to 3, characterized in that the Disconnection device from a switch (7) consists of one on it through the bulge (3) of the adjacent winding face responds to the pressure exerted

5. Electrical wound capacitor according to claim 1 to 3, characterized in that the Disconnection device has an electrical conductor (14) which can be interrupted when pressure is applied

6. Electrical wound capacitor according to claim 5, characterized in that the disconnection device has two arched Dmckglieder (12, 13), the ends (15,16) with the between the Pressure members (12, 13) stretched interruptible electrical conductor (14), which acts as a tear-off protection acts are connected.

7. Electrical wound capacitor according to claim 5 and 6, characterized in that the at Pressure interruptible conductor (14) has a predetermined breaking point.

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