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Elektrischer Kondensator
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend anhand
eines in der Zeichnung veranschaulichten *sführungsbeispiels beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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An den Kontaktschichten 7 und 9 ist je eine Stromzuführung 10 bzw.
11 angebracht.
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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.
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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.
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1600C plastisch verformbaren oder schmelzenden Material besteht.
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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.
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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.
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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.
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Die Hietallschicht(en) 12 und/oder 16 besteht bzw. bestehen vorteilhaft
aus einer Metallfolie, insbesondere aus S.luziniumfoSie.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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