DE2636544C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen selbstheilenden elektrischen Kon­ densator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige An­ ordnung ist durch die DE-OS 19 27 423 bekannt.

Es hat sich gezeigt, daß bei Kondensatoren der gattungsgemäßen Art, die aus metallbedampften Polypropylenfolien aufgebaut sind, beim Auftreten des bekannten Selbstheileffekts eine derartige Er­ wärmung erfolgt, daß das Propylen schmilzt, gleichzeitig verkohlt und infolge des dabei entstehenden Druckes in mehr oder weniger gro­ ßen Tropfenform im Schmelzfluß an der Oberfläche des Kondensatorwic­ kels austritt.

Bei der Fertigung von Kondensatoren für Starkstrom kann es vorkommen, daß diese mit Fehlern behaftet sind, sich erst bei späterem, unter Umständen längeren Betrieb auswirken und zum Ausfall desselben führen. Um insbesondere auch Folgeerscheinungen, die sich aus der Zerstörung des Kondensators im Betrieb ergeben können, zu vermeiden, werden Kon­ densatoren mit Sicherungen versehen, die ein Platzen des Kondensator­ gehäuses verhindern.

Bei Kondensatoren aus ausheilfähig dünnen Metallbelägen ist der beim Ausbrennen einer Fehlerstelle auftretende zusätzliche Strom so klein, daß eine Schmelzsicherung nicht anspricht. Es tritt jedoch bei mit Imprägniermitteln getränkten Kondensatoren eine so starke Gasentwicklung auf, daß das Gehäuse platzen würde. Dieser Gas­ druck wird zum Beispiel gemäß DE-PS 12 89 584 zum Dehnen des Gehäuses und zum Abreißen eines gekerbten Sicherungsdrahtes be­ nutzt.

Durch das DE-GM 17 18 247 ist ein Kondensator mit metallisierten Pa­ pierbändern bekannt, bei dem der beim inneren Kurzschluß sich ent­ wickelnde Gasdruck dazu benutzt wird, ein Ausbauchen der Gehäusewand zu erzielen. Die Gehäusewand drückt dabei zwei gegenpolige, blanke Zu­ leitungsteile gegen eine in geringem Abstand fest angeordnete Kurz­ schlußplatte, so daß durch den auftretenden Kurzschlußstrom ein in der Kondensatorzuleitung liegender Überstromabschalter anspricht.

Kondensatoren, die wenig oder kein Imprägniermittel enthalten und deren Dielektrikum bei der genannten Zerstörung wenig Gas abspaltet, können jedoch weder eine Schmelzsicherung noch die bei Gasüberdruck ansprechende Sicherung zum Ansprechen bringen. Nach den VDE-Bestim­ mungen müssen jedoch Starkstromkondensatoren mit einer Sicherung ver­ sehen sein, die bei einem Fehler im Kondensator diesen vom Netz trennt oder die Kondensatoren müssen so aufgebaut sein, daß sie im Zerstö­ rungsfall die im Stromkreis erforderliche Sicherung zum Ansprechen bringen.

Bei dem gattungsgemäßen Kondensator nach der DE-OS 19 27 423 wird das Problem dadurch gelöst, daß nicht selbstausheilende Beläge aus zwei Metallschichten mit einer zwischengefügten Isolierschicht in den Wic­ kel mit eingewickelt werden. In der Praxis führt dieses lagenweise oder kontinuierliche Einwickeln der nicht selbstausheilenden Beläge zu einem höheren Volumen des Kondensators und zu einem erhöhten Fer­ tigungsaufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Kondensator der gattungsgemäßen Art das Volumen des Kondensatorwickels zu verringern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 ge­ kennzeichneten Merkmale gelöst.

Ein den Kondensator zerstörender Fehler wird erst dann relevant, wenn er sich auch am äußeren Umfang des Wickels bemerkbar macht. Hier greift die Erfindung ein. Beim Auftreten einer größeren Ausbrennstelle an der Oberfläche des Wickels entsteht eine Beule. Durch die Übertemperatur wird die Isolierschicht an dieser Stelle verdrängt, so daß die beiden Metallschichten sich berühren und einen Kurzschluß verursachen, der die Sicherung zum Ansprechen bringt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung soll nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung veran­ schaulichten Ausführungsbeispiels beschrieben werden.

Mit 1 ist ein Wickel eines Kondensators bezeichnet, dessen Metallbe­ läge 2 bzw. 3 aus ausheilfähig dünnen Metallisierungen bestehen, die auf einem dielektrischen Träger 4 bzw. 5 zum Beispiel durch Aufdamp­ fen aufgebaut sind. Der Träger 4 bzw. 5 besteht aus einem, bei Tem­ peratur plastisch verformbaren oder schmelzenden Metall, insbesondere aus Polypropylen. Er kann ein- oder beidseitig metallisiert sein, und die Anordnung kann so gewählt sein, daß er im feldfreien Raum vorhan­ den ist und eine zusätzliche dielektrische Folie aus einem Material mit demselben oder ähnlichen Wärmeverhalten wie der Träger als dielek­ trisch wirksame Folie eingewickelt ist. Zusätzlich kann der Wickel 1 geringfügig mit einem Isoliermittel imprägniert sein. Die Erfindung findet jedoch vorzugsweise bei nicht imprägnierten Wickeln Anwendung, da gerade dann die Vorteile der Erfindung besonders hervortreten.

Die Metallbeläge 2 sind an der oberen Stirnseite 6 mittels einer zum Beispiel aufgespritzten Kontaktschicht 7 und die Metallbeläge 3 sind an der unteren Stirnseite 8 mittels einer Kontaktschicht 9 miteinander verbunden.

An den Kontaktschichten 7 und 9 ist je eine Stromzuführung 10 bzw. 11 angebracht.

Erfindungsgemäß ist der Wickel 1 mit einer ersten Metallfolie 12 umgeben, die beispielsweise mit der Kontaktschicht 7 elektrisch lei­ tend verbunden und von der Kontaktschicht 9 und der Stromzuführung 11 durch eine nicht leitende Schicht 13 elektrisch isoliert ist. Letztere kann aus einer Folie und einer Isolierscheibe oder einer flüssig oder pastös aufgebrachten und erhärteten Masse bestehen.

Über der ersten Metallfolie 12 ist eine diese vollständig bedeckende Isolierschicht 14 vorgesehen, die aus einem bei Übertemperatur, zum Beispiel von Verwendung von Polypropylen als dielektrischen Träger 4 bzw. 5 bei über ca. 160°C plastisch verformbarem oder schmelzenden Material besteht. Insbesondere besteht sie ebenfalls aus Polypropylen oder aus in füssigem Zustand aufzubringenden Isoliermaterialien, zum Beispiel einem Wachs oder aus einem kunststoffmodifizierten Wachs. Sie kann als Folie aufgebracht, zum Beispiel aufgewickelt oder aufge­ schrumpft oder durch einen Tauch-, Spritz- oder Streichvorgang aufge­ tragen sein. Zweckmäßig umhüllt sie einen Teil der Stromzuführung 10.

Die Isolierschicht 14 ist mit einer zweiten Metallfolie 15 umgeben, die von der Stromzuführung 10 und der Kontaktschicht 7 elektrisch isoliert und mit der Stromzuführung 11 elektrisch leitend ver­ bunden ist.

Die Metallfolien 12 und 15 bestehen vorteilhaf­ terweise aus Aluminium. Die Stärke derselben beträgt mindestens 4 bis 6 µm. An den Stirnseiten bestehen diese zweckmäßig aus Folienscheiben mit überstehendem, ge­ fransten Rand, wobei die überstehenden Fransen umgebogen und von der Mantelfolie überdeckt sind.

Die Dicke der Isolierschicht 14 ist so gewählt, daß während des Betriebes des Kon­ densators bei zufällig vorhandenen Hohlräumen keine Glimmerscheinungen auftreten.

Beim Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß an der mit 16 bezeichne­ ten Stelle ein Fehlerstrom aufgetreten ist, der eine Übertemperatur erzeugt, die die Träger 4 und 5 zum Schmelzen und Verkohlen bringt. Hierbei entwickelt sich eine geringe Gasmenge, die jedoch an dieser Stelle einen sehr hohen Druck erzeugt. Die Folge davon ist ein Aus­ beulen der in diesem Bereich befindlichen Oberfläche des Wickels 1. Die hohe Temperatur und der Druck bewirken unter Umständen ein Aus­ treten des gegebenenfalls geschmolzenen Trägermaterials aus dem Wickel 1. Hierdurch schmilzt auch die Isolierschicht 14, wodurch sich die Me­ tallfolien 12 und 15 berühren und einen Kurzschluß herbeiführen, der seinerseits eine nachgeschaltete, im Stromkreis des Kondensators liegende Überstromsicherung zum Ansprechen bringt. Die Metallfolien 12, 15 wirken zusätzlich als Kondensator.

Mit der beschriebenen Anordnung wird ein rasches Abschalten eines de­ fekten Kondensators erreicht und mit Sicherheit ein Platzen des Kon­ densatorgehäuses 17 vermieden.

Claims (7)

1. Selbstheilender imprägniermittelarmer oder -freier elektrischer Kondensator mit einem Kondensatorkörper, der aus einem ein Dielektrikum bildenden Träger mit aus­ brennfähigen dünnen Metallbelägen gewickelt ist, sowie mit zwei durch eine Isolierschicht getrennten, nicht ausbrennfähigen Metallschichten aus Metallfolien, welche mit jeweils gegenpoligen Kondensatoranschlüssen elektrisch leitend verbunden sind und im Falle des Versagens der Selbstheilung während eines Durchschlages einen eine vorgeschaltete Sicherung auslösenden Kurz­ schluß ausbilden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Metallfolien (12, 15) den Kondensator­ körper (1) umgeben und die zwischen ihnen liegende Isolierschicht (14) aus einem bei Übertemperatur plastisch verformbaren oder schmelzenden Material besteht, wobei die Metallfolien (12, 15) im Fehlerfall bei dem im Kon­ densatorkörper (1) auftretenden Überdruck miteinander kontaktieren.

2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (14) aus Polypropylen besteht.

3. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (14) aus Wachs besteht.

4. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (14) aus mit Kunststoff modifiziertem Wachs besteht.

5. Kondensator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolie mindestens 4 µm stark ist.

6. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolie aus Aluminium besteht.

7. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschichten der Stirnseiten aus Folienscheiben mit überstehendem eingeschnittenem Rand bestehen, die über­ stehenden Fransen jeweils auf die Mantelfläche umgebogen und von der darauf aufgewickelten Metallfolie festgewickelt sind.