DE2650468A1 - Elektrischer kondensator - Google Patents

Elektrischer kondensator

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DE2650468A1 DE19762650468 DE2650468A DE2650468A1 DE 2650468 A1 DE2650468 A1 DE 2650468A1 DE 19762650468 DE19762650468 DE 19762650468 DE 2650468 A DE2650468 A DE 2650468A DE 2650468 A1 DE2650468 A1 DE 2650468A1
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G2/00Details of capacitors not covered by a single one of groups H01G4/00-H01G11/00
    • H01G2/14Protection against electric or thermal overload

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Description

  • Elektrischer Kondensator
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Kondensator mit suf einem Träger aufgebrachten, insbesondere ausbrennfähig dünnen Metallbelägen und einem durch die beim Auftreten von tberschlägen zwischen den Belägen erzeugten Wärme plastisch verformbaren oder schmelzenden Dielektrikum und gegebenenfalls einem/oder einem Zu satz d ielektrikum, Es hat sich gezeigt, daß bei Kondensatoren der genannten Art, die z.B. aus metallbedampften Polypropylenfolien aufgebaut sind, beim Auftreten des bei M2-Kondensatoren durch eingehende Untersuchungen bekannten Selbstheileffektes eine derartige Erwärmung erfolgt, daß das Polypropylen schmilzt, gleichzeitig verkohlt und infolge des dabei entstehenden Druckes in mehr oder weniger groBer Tropfenform im Schmelzfluß an der Oberfläche des Eondensatorwickels austritt.
  • Bei der Fertigung von Kondensatoren für Starkstroxa kann es vorkommen, daß diese mit Fehlern behaftet sind, die sich erst beim späteren u.U. längeren Betrieb auswirken und zum JSusfall desselben führen. Um insbesondere auch Folgeerscheinungen, die sich aus der Zerstörung des gondensators im Betrieb ergeben können zu vermeiden, werden Kondensatoren mit Sicherungen versehen, die ein Platzen des Eondensatorgehäuses verhindern.
  • Bei den bekannten Kondensatoren mit 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, ctaß das Gehäuse platzen würde. Dieser Gasdruck wird z.B. gemäß DT-PS 1 289 584 zum Dehnen des Gehäuses und zum Abreißen eines z.3. gekerbten Sicherungsdrahtes benutzt.
  • Kondensatoren, die wenig oder kein Imprägniermittel enthalten und deren Dielektrikum bei der genannten Zerstörung wenig Gas abspaltet, können daher weder eine Schmelzsicheruig'noch die bei Gasüberdruck ansprechende Sicherung zum Ansprechen bringen. Nach den VD7-Bestimmungen müssen jedoch Starkstromkondensatoren mit einer Sicherung versehen sein, die bei einem Fehler im Kondensator diesen vom Netz trennt oder die Kondensatoren müssen so aufgebaut sein, daß sie im Zerstörungsfall die im Stroinkreis erforderliche Sicherung zum Ansprechen bringen.
  • Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, Kondensatoren der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei einem Defekt im Kondensator eine sichere Abschaltung desselben erfolgt.
  • Weiterhin soll er so ausgestaltet sein, daß durch das Ansprechen der zugeordneten Sicherung auch ein elektrisches oder elektronisches Gerät, dem der erfindungsgemäße Kondensator zugeordnet ist, z.B. einer Leuchtstofflampe oder einem Wechselatrozamotor mit Hilfsphase oder einer Anlaßwicklung, sicher vom Netz getrennt werden können.
  • Gemäß der Erfindung werden die Probleme dadurch gelöst, daß der Kondensatorkörper zumindest am Umfang (Mantelfläche) aufeinanderfolgend mit einer ersten Metallschicht, einer bei Ubertemperatur schmelzenden oder zumindest plastisch verformbaren Isolierschicht und einer zweiten Metallschicht umgeben ist und zumindest eine der Metallschichten einen getrennt nach außen geführten Anschluß aufweist. Die beiden Anschlüsse der Metallschichten des erfindungsgemäBen Kondensators können an die. Geräte-Betriebsspannung angeschlossen werden, so daß B z,B. beim Auftreten eines Defektes im Kondensator insbesondere beim Auftreten einer größeren Ausbrennstelle sich an der Oberfläche des Eondens§orlörpers eine Beule bildet und durch diese und die dabei auftretende Ubertemperatur die Isolierschicht im Bereich die ser Beule verdrängt wird, so daß sich die beiden Metallschichten berühren und einen Kurzschluß verursachen, der eine im Stromkreis befindliche Sicherung zum Ansprechen bringt.
  • Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten *sführungsbeispiels beschrieben.
  • Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Kondensator von der Seite im Schnitt, Fig. 2 eine Anwendung desselben bei einem Einphasen-Wechselstrommotor und Fig. 3 eine Anwendung desselben bei einer Leuchtstofflampe.
  • Mit 1 ist ein Kondenstorkörper, z.B. ein Kondensatorwickel, bezeichnet, dessen Metallbeläge 2 bzw. 3 aus ausheilfähig dünnen Metallisierungen bestehen, die auf einem dielektrischen Träger 4 bzw. 5, z.B. durch Aufdampfen aufgebracht sind. Der Träger 4 bzw. 5 besteht aus einem bei Ubertemperatur plastisch verformbaren oder schmelzenden Material, insbesondere aus Polypropylen, Er kann ein- oder beidseitig metallisiert sein und die Anordnung kann so gewählt sein, daß er im feldfreien Raum vorhanden ist und eine zusätzliche dielektrische Folie aus einen Material mit demselben oder ähnlichen Wärmeverhalten wie der Träger als dielektrisch wirksame Folie eingewickelt ist. Zusätzlich kann der Kondensatorkörper 1 mit einem Isoliermittel, einem sogenannten Zusatzdielektrikum, imprägniert sein. Die Erfindung findet jedoch vorzugsweise bei nicht imprägnierten Kondensatorkörpern 1 bzw. Kondensatoren Anwendung, da gerade dann die Vorteile der Erfindung besonders hervortreten.
  • Die Metallbeläge 2 sind an der oberen Stirnseite 6 mittels einer z,B. aufgespritzten Kontaktschicht 7 und die Metallbeläge 3 sind an der unteren Stirnseite 8 mittels einer Eontaktschicht 9 miteinander verbunden.
  • An den Kontaktschichten 7 und 9 ist je eine Stromzuführung 10 bzw. 11 angebracht.
  • Erfindungsgemäß ist der Kondensatorkörper 1 zumindest am Umf&ang, bei Wickelkörpern also an der Mantelfläche, mit einer ersten Metallschicht 12 umgeben, die mit einem äußeren Anschluß 13 elektrisch leitend verbunden und von den Kontaktschichten 7 und 9 und den Strozzuführungen 10 und 11 durch eine nichtleitende Schicht 14 elektrisch isoliert ist. Letztere kann .sus einer Folie, einer Isolierscheibe oder einer flüssig oder pastös aufgebrachten und z.B. erhärteten Masse bestehen.
  • Über der ersten Metallschicht 12 ist eine diese vollständig bedeckende Isolierschicht 15 vorgesehen, die aus einem bei Übertemperatur, z.B. bei Verwendung von Polypropylen bei über ca.
  • 1600C plastisch verformbaren oder schmelzenden Material besteht.
  • Insbesondere besteht sie aus Polypropylen oder aus im flüssigen Zustand aufzubringenden Isoliermaterialien, z.B. einem wachs = oder kunststoffmodifiziertem Wachs. Sie kann als Folie aufgebracht, z.B. aufgewickelt oder aufgeschrumpft oder durch einen Tauch-, Spritz- oder Streichvorgang aufgetragen sein. Die Isolierschicht 15 kann mit der nichtleitenden Schicht 14 aufgetragen werden und letzteres aus dem gleichen Material bestehen wie die Isolierschicht 15.
  • Zweckmäßig umhüllt sie einen Teil der Stromzuführung 10, insbesondere wenn die gesamte Oberfläche des Kondensatorkörpers 1 mit den erfindungsgemäßen Zetallschichten und der dazwischen befindlichen Isolierschicht 15 versehen wird.
  • Die Isolierschicht 15 ist gemäß der Erfindung mit einer zweiten Metallschicht 16 umgeben, die von der Stromzuführung 10 und 11 und den Sontaktschichten 7 und 9 elektrisch.isoliert und mit einem äußeren Anschluß 17 elektrisch leitend verbunden ist.
  • Die Hietallschicht(en) 12 und/oder 16 besteht bzw. bestehen vorteilhaft aus einer Metallfolie, insbesondere aus S.luziniumfoSie.
  • Die Stärke derselben beträgt mindestens 4 bis 6 Fm. An den Stirnseiten bestehen diese zweckmäßig aus Folienscheiben mit überstehendem gefranstem Rsnd, wobei die überstehenden Fransen umgebogen und von der Mantel£Lie überdeckt sind.
  • Der Abstand der beiden Metallschichten 12'und 16 bzw. die Dicke der Isolierschicht 15 ist so gewählt, daß während des Betriebs des gondensators bei zufällig zwischen den beiden vorhandenen Eohlräumen keine Glimmerscheinungen auftreten.
  • Beim Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß an der mit 18 bezeichneen Stelle ein Fehlerstrom aufgetreten ist, der eine Übertemperatur erzeugt, die die Träger 4 und 5 zum Schmelzen und gegebenenfalls Verkohlen bringt. Hierbei entwickelt sich eine geringe Gasmenge, die jedoch einen sehr hohen Druck erzeugt. Die Folge davon ist ein Ausbeulen der in diesem Bereich befindlichen Oberfläche des Kondensatorkörpers. Die hohe Temperatur und der Druck bewirkt u.U. ein Austreten des gegebenenfalls geschmolzenen Trägermaterials aus dem Kondensatorkörper 1. Hierdurch schmilzt auch die Isolierschicht 15, wodurch sich die Metallschichten 12 und 16 berühren und einen Kurzschluß herbeiführen, der seinerseits eine nachgeschaltete im Stromkreis liegende Uberstromsicherung zum Ansprechen bringt. Die erfindungsgemäßen Ketallschichten 12, 16 wirken als Kondenstor, was gegebennfslls für Meß-und/oder Regeizwecke ausgenutzt werden kann.
  • Durch die Erfindung wird ein rasches Abschalten eines defekten Kondensatorkörpers erreicht und mit Sicherheit ein Platzen des Kondensatorgehäuses 17 vermieden. Letzteres kann ein Metall- oder Kunststoffgehäuse sein. Anstelle eines Gehäuses kann jedoch auch vorteilhaft der erfindungsgemäß ausgeführte Kondensatorkörper 1 zum Schluß mit einem SunsStoff umhüllt, z.B, umgossen oder umspritzt sein. Hierfür ist z,B, Epoxydharz geeignet.
  • Ein Kondensator gemäß der Erfindung kann mit Vorteil als Motorkondenstor eingesetzt werden. Hierbei liegt der Kondensator in Reihe mit der Hilfswicklung oder der Anlaßwicklumg des Feldes und die als Sicherung wirkenden Metallschichten 12, 16 werden direkt an die durch eine Uberstromsicherung abgesicherte 13ctriebsspannung gelegt (Fig. 2).
  • Eine weitere Anwendungsmöglichkeit bei Leuchtstofflampen zeigt die Fig. 3. Hier liegt der Kondensator parallel zur Xeuchtstoffröhre und in Reihe zur Drosselspule und die Metallschichten 12, 16 sind unmittelbar an die Betriebsspannung angeschlossen.
  • Ein Netallbelag 12 oder 16 kann auch mit einer Kondansatorelektrode verbunden sein, ohne daß die Funktion und die Vorteile des Erfindungagegenstandes beeinträchtigt werden. Hierdurch kann der Kondensator gegebenenfalls billiger hergestellt werden. In manchen Fällen ist jedoch die getrennte Herausführung der beiden Metallbeläge 12, 16 zweckmäßiger, da diese dann z.B. für Steuer- und Regel zwecke an eine besondere Spannung oder in eine Regelstrecke eingeschaltet werden können.
  • Leerseite

Claims (13)

  1. Patentansprüche: lo Elektrischer Eondensator mit auf einem Träger aufgebrechten, insbesondere ausbrennfähig dünnen Netallbelägen und einem durch die beim Auftreten von Uberschlägen zwischen den Belägen erzeugt ten Wärme plastisch verformbaren oder schmelzeaden Dielektrikum und gegebenenfalls einem/oder einem Zusatzdielektrikurn, dadurch gekennzeichnets daß der Kondensatorkörper (1) zumindest am Umfang (Manteifläche) aufeinanderfolgend mit einer ersten Netallschicht (12), einer bei Übertemperatur schmelzenden oder zumindest plastisch verformbaren Isolierschicht (15) und einer zweiten hietallschicht (16) ungeben ist und zumindest eine der Metallschichten (12, 16) einen getrennt nach außen geführten Anschluß (13 und/oder 17) aufweist.
  2. 2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der träger (4; 5) und/oder das als Dielektrikum dienende Material aus Polypropylen besteht.
  3. 3. Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichhet daß die Isolierschicht (15) aus Polypropylen besteht.
  4. 4. 1ondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (15) aus Wachs besteht.
  5. 5. Eondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (15) aus mit Kunststoff modifiziertem Wachs besteht.
  6. 6. Kondensator nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ekennzeichnet, daß die erste Metallschicht (12) aus einer Metallfolie besteht.
  7. 7. Kondensator nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 61, dadurch gekennzeichnet, daß die. zweite Metallschicnt (16) aus einer Metallfolie besteht.
  8. 8. Kondensator nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolie mindestens 4 ;un stark ist.
  9. 9. Kondensator nach zumindest einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolie aus Aluminium besteht.
  10. 10. Kondensator nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß die Metallbeläge (2 und 3) an je einer Stirnseite (6 bzw. 8) mittels je einer Xontaktschicht (7 bzw.
    9) kontaktiert sind.
  11. 11. Kondensator nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, daauch gekennzeichnetz daß die Metallschichten der Stirnseiten aus Folienscheiben mit überstehendem eingeschnittenem Rand bestehen, die überstehenden Fransen auf die Nantalfläche umgebogen und von der nachträglich aufgewickelten Metallfolie (Mantelfläche) festgewickelt sind.
  12. 12. Kondensator nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gel-ennzeichnet, daß der Abstand der Metallschichten (12; 1£) bzw. die Dicke der Isolierschicht (15) der maximal zulässigen Feldstärke bei Verwendung von Luft als Dielektrikum entsprechend gewählt ist.
  13. 13. Kondensator nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einer als Gehause dienenden Kunststoffmasse vollkommen umhüllt ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0109100B1 (de) * 1982-10-20 1986-05-07 ASEA-JUMET, Société Anonyme Verfahren zur Herstellung eines selbstheilfähigen Kondensators
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DE102009034195A1 (de) 2009-07-22 2011-02-17 Fischer & Tausche Holding Gmbh & Co. Kg Kondensator mit Überstromsicherung
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