DE2705173C2 - Electrical wound capacitor with switch-off protection - Google Patents
Electrical wound capacitor with switch-off protectionInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Wickelkondensator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I.The invention relates to an electrical wound capacitor according to the preamble of claim I.
Die Erfindung ist insbesondere vorgesehen für derartige Kondensatoren, bei denen der Kondensatorkörper in einem Gehäuse aus Metall oder Kunststoff dicht eingeschlossen ist.The invention is provided in particular for such capacitors in which the capacitor body is tightly enclosed in a housing made of metal or plastic.
Für derartige Kondensatoren ist eine Abschalt.sn.herung bekannt (DE-OS 21 2b 31W). deren Ansprechen von einer bei unzulässiger Wärincentwicklung infolge einer unzulässigen Überbe.inspmchung des Kondensators auftretenden ixialen Schrumpfung des Kondcnsatorwickels abgeleitet ist, der aus metallisierten, wärmeschrumpfenden Kunststoffolien besteht. Bei der bekannten Ausführungsform ist /.wischen der Stirnkontaktierschicht an dem einen Ende des Wickels und einem am Deckel des Kondensatorgehäuse* angebrachten Kondensatoranschluß ein hart gezogener Abreißdraht mit einem Durchmesser von 0.15 bis O1J mm und einer Bruchdehnung von vorzugsweise i bis 5% ,uif IO mm Meßlänge eingespannt, wobei eine Einspannlänge von wenigstens 10mm vorgeschrieben ist. Damit diese l'inspannlängc erreicht werden kann, isl der Abreißdr.ihl von tier Mctallkontakticrschicht über das benachbarte Ende des Wickelkerns und in diesem um einen Endbund eines in den Wickelkern hineinragenden Rohransat/es einer den Kondensator in seinem Gehäuse zentriert haltenden Zentrierkappe, und von dem Endbund straff gespannt zu dem zugeordneten Anschlußstück am Deckel des Kondensatorgehäuses geführt Dadurch soll der Anschlußdraht zwischen der Siirnkontaküerschichi und dem Endbund des Rohransatzes der Zentrierkappe infolge eines axialen Schrumpfens des Wickelkörpers zerreißen.A shutdown sensor is known for such capacitors (DE-OS 21 2b 3 1 W). whose response is derived from an axial shrinkage of the condenser coil, which occurs in the event of impermissible heat development as a result of impermissible over-inspection of the condenser, which consists of metallized, heat-shrinkable plastic films. In the known embodiment, a hard-drawn tear-off wire with a diameter of 0.15 to 0.1 J mm and an elongation at break of preferably 1 to 5%, etc. Clamped measuring length of 10 mm, whereby a clamping length of at least 10 mm is prescribed. In order for this clamping length to be achieved, the tear-off thread of the metal contact layer is over the adjacent end of the winding core and in this around an end collar of a tubular attachment protruding into the winding core of a centering cap that holds the capacitor centered in its housing, and of the End collar tautly guided to the associated connector on the cover of the capacitor housing. This should tear the connecting wire between the Siirnkontaküerschichi and the end collar of the tube attachment of the centering cap as a result of axial shrinkage of the bobbin.
ίο Bei diesem bekannten Vorschlag wird C^her eine bestimmte Mindesilänge des Reißabschniues vorgeschrieben. Je größer jedoch die Anfangilänge des Reißabschnittes ist, umso größer ist die zum Zerreißen des Reißabschnittes erforderliche Längenänderungίο With this well-known proposal, C ^ her becomes a certain minimum length of the tear section prescribed. However, the greater the initial length of the tear section, the greater the length to tear required change in length of the tear section
■; desselben im elastischen Bereich und daher das Schrumpfmaß des Kondensators ickels. um welches dieser mindestens schrumpfen muß, bis die AbreilSsichcrung ansprechen kann. Da jedoch das Schrumpfmaß sich nicht mit der erforderlichen Genauigkeit einer■; same in the elastic area and therefore the Shrinkage of the capacitor ickels. by which this must at least shrink until the AbreilSsichercrung can address. However, since the amount of shrinkage is not with the required accuracy
.•ο bestimmten Temperaturerhöhung im Kondcnsatorwikkel zuordnen läßt, ist bei einer verhältnismäßig großen Ap.fangslänge des Reißabschnittes und daher dessen verhältnismäßig großen elastischen Dehnbarkeit die Abschaltsicherheit beeinträchtigt. Dies ist auch der Fall. • ο certain temperature increase in the condenser coil can be assigned is with a relatively large Ap.fangslänge of the tear section and therefore its relatively large elastic extensibility impairs the shutdown security. This is also the case
>5 bei einem anderen, auf eine ältere Anmeldung zurückgehenden Vorschlag (DE-OS 26 06 174), nach dem bei einem Wickelkondensator, bei dem der hohle Wickelkern unter Einwirkung einer im Wickel auftretenden unzulässigen Temperaturerhöhung in seinem> 5 for another proposal going back to an earlier application (DE-OS 26 06 174), according to that of a wound capacitor in which the hollow winding core under the action of an occurring in the winding impermissible temperature increase in his
so mittleren Längenabschmtt erweicht und unter dem vom Wickel auf ihn ausgeübten radialen Schrumpfdruck axial aus dem Wickel herausgequetscht wird, ein Reißabschnitt aus dem einen Anschlußdralit zwischen den beiden Enden des Wickelkerns aufgespannt ist, so dallso the middle length section is softened and axially under the radial shrinkage pressure exerted on it by the roll is squeezed out of the coil, a tear portion from the one connection wire between the both ends of the winding core is stretched, so dall
ji auch hierbei eine verhaltniimüßig große Anfangslänge des Reißabschnittes vorliegt.Here, too, a comparatively large initial length of the tear section is present.
Bei einem anderen bekannten elektrischen Wickelkondensator mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (DE-OS 20 60 907) ist die Abschaltsi-In another known electrical wound capacitor with the features from the preamble of claim 1 (DE-OS 20 60 907) is the shutdown
4u cherung, welche die leitende Verbindung zwischen Anschlußdraht und Kondensatorbelag bei einer unzulässig hohen Erwärmung des Kondensatorwickels unterbrechen soll, aus der Stirnkontaktierschicht des Wickels gebildet, die hierzu bis über die Stirnfläche auch des Wickelkerns weitergeführt ist und zwischen Kern und Wickel eine Schwachstelle aufweist, an welcher die so gebildete Kontaktbrücke beim axialen Schrumpfen des Wickels durch Sehetung brechen soll. Hierzu ist jedoch eine verhältnismäßig große Scherkraft erforderlieh. Daher wirkt beim axialen Schrumpfen des Wickels bis zum Erreichen dieser zum Bruch führenden Scherkraft eine verhältnismäßig große Kraft auf die Stirnkontaktierschicht des Wickels ein. Diese Kraft muß von der Kontaktierschicht über d.:ren Verbindung nut dem Wickel auf diesen übertragen werden, wenn die Kontaktierschicht nicht vom betreffenden Stirnendc des Wickels abgehoben werden soll. Da eine solche Stirnkontaktierschicht eines Komiensatorw ickels durch Spritzen aufgetragen wird, sind die Haltekräfte der Verbindung zwischen Kontaktierschicht und Stirnfläche des Wickels verhältnismäßig klein. Dadurch besteht die Gefahr, daß the Kontaktier->chicht wenigstens in dem au ilen Kern angren/unleii Bereich beim Schrumpfen i!cs Wickels vollständig oder teilweise von dessen Stirnl'lä-4u security, which the conductive connection between Connection wire and capacitor coating in the event of an impermissibly high heating of the capacitor winding is to interrupt, formed from the end contact layer of the winding, which for this purpose also extends over the end face of the winding core is continued and between the core and winding has a weak point at which the Contact bridge formed in this way is intended to break when the winding shrinks axially. This is however, a relatively large shear force is required. Therefore, the axial shrinkage of the winding takes effect until it is reached, leading to breakage Shear force applies a relatively large force to the face contact layer of the roll. This force must from the contact layer via the connection nut the winding are transferred to this when the contacting layer is not from the relevant Stirnendc des Winding is to be lifted off. Because such a front contact layer of a Komiensatorw ickels through Spraying is applied, the holding forces are the connection between the contact layer and the end face of the coil relatively small. This means that there is a risk that the contacting layer will at least in the au ilen core angren / unleii area when shrinking i! cs Wraps completely or partially from its forehead
h'i ehe abgehoben wird, so daß dann die Kontaktbrücke an denjenigen Stellen ihrer Schwachstcllc. die an die abgehobenen Bereiche angrenzen, nicht bestimmungsgemäß bricht. Diese Gefahr wird noch dadurch erhöht.h'i before it is lifted, so that the contact bridge is then on those places in their weakest parts. that border on the raised areas, not as intended breaks. This increases this risk even more.
daß die Kontaklierschicht normalerweise aus einem verhältnismäßig ieichi dehnbaren Mcull besteht, das somit unter der zwischen Wickelkern und Wickel während des Schrumpfvorganges übertragenen Kraft, die zum Abscheren der Schwachstelle der Kontaktbrükke führen soll, nachgibt. Auch bei dieser bekannten Lösung ist somit nicht zuverlässig gewährleistet, daß eine Unterbrechung der elek'risch leitenden Verbindung bestimmungsgemäß eintritt.that the contact layer normally consists of a relatively stretchable Mcull that thus under the force transmitted between the winding core and the winding during the shrinking process, which should lead to the shearing of the weak point of the contact bridge, gives way. Even with this well-known Solution is therefore not reliably guaranteed that an interruption of the electrically conductive connection occurs as intended.
Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, bei einem elektrischen Wickelkondensator mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ein zuverlässiges Ansprechen der Abschaltsicherung durch Brechen der Kontaktbrücke auch bei verhältnismäßig kleinen, durch Wärmeschrumpfung des Wickels verur- ti sachten Abstandsvergrößerungen zwischen dem Stirnende des Wickelkerns und der Stirnfläche des Wickels zu ermöglichen.The invention solves the problem in an electrical wound capacitor with the features from the preamble of claim 1 a reliable response of the shutdown by Breaking of the contact bridge even with relatively small ones caused by heat shrinkage of the winding gentle increases in the distance between the end face of the winding core and the end face of the winding to enable.
Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Kontaktbrücke von einem zwischen der Befestigungsstelle am Stirnende des Wickelkerns und der Stelle an der benachbarten Stirnkontaktierschicht aufgespannten Reißabschnitt des Anscnlußdrahtcs gebildet ist.This is achieved according to the invention in that the contact bridge of one between the fastening point at the front end of the winding core and at the point on the adjacent front contact layer spanned tear section of the connecting wire formed is.
Da gemäß der Erfindung der Drahtabschniit zwisehen der Stirnkontaktierschicht und dem benachbarten Stirnende des Wickelkerns aufgespannt ist. ist dieser Drahtabschnitt verhältnismäßig kurz, so daß das Verhältnis der Längenänderung des Drahtabschnittes bei dessen Dehnung zu seiner Gesamtlänge groß ist und jo daher bereits bei kleinen Dehnungen des Drahtabschnittes seine Bruchfestigkeit erreicht wird. Da außerdem der Reißabschnitt während der Verlagerung der Stirnschicht des Wickels gegenüber dem Stirnende des Kerns nicht auf Scherung sondern auf Dehnung js beansprucht wird und für diesen Reißabschnitt ein Metall geringer Dehnungsbruchfestigkeit und kleinem Querschnitt gewählt werden kann, ist es zuverlässig möglich, ein definiertes Ansprechen der Abschaltsicherung durch Zerreißen des Reißabschnittes zu erreichen. Da ferner der Reißabschnitt auf der Stirnkontaktierschicht des Wickels punktförmig befestigt ist, während die Stirnkontaktierschicht über die gesamte Stirnfläche des Wickels hin mit diesem verbunden ist. können die Stirnkontaktierschicht oder Teile derselben nicht unter der vom Reißabschnitt bis zum Zerreißen übertragenen Zugkraft von der Stirnfläche des Wickels abgehoben werden.Since according to the invention of the wire section between the front contact layer and the adjacent front end of the winding core is spanned. is this Wire section relatively short, so that the ratio of the change in length of the wire section when it is stretched, it is large in relation to its total length and therefore even with small stretches of the wire section its breaking strength is reached. In addition, since the tear portion during the relocation of the face layer of the roll opposite the face end of the core not to shear but to elongation js is stressed and a metal of low elongation breaking strength and small for this tear section Cross-section can be selected, it is reliably possible, a defined response of the cut-off protection to be achieved by tearing the tear section. Furthermore, there is the tear portion on the forehead contact layer of the winding is fastened at points, while the end contact layer over the entire end face of the winding is connected to this. the front contact layer or parts of the same cannot under lifted from the end face of the roll by the tensile force transmitted from the tearing section to the tearing will.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist das die Bcfestigungsstelle des Anschlußdrahtes bildende Stirnende des Wickelkerns eine metallische Beschichtung auf, an welcher der Ansciilußdraht angeschweißt oder angelötet ist. Eine solche metallische Beschichtung läßt sich ohne wesentlichen zusätzlichen Aufwand dadurch ausbilden, daß bei der Beschichtung der Stirnflächen des Wickels zur Ausbildung der Stirnkontaktierschichten auch die beiden Siirnflächen des Wickelkernes eine ausreichend haftfähige Metallisierung erhalten.In one embodiment of the invention, the front end forming the fastening point of the connecting wire has the winding core has a metallic coating to which the connecting wire is welded or is soldered on. Such a metallic coating can thereby be achieved without any significant additional effort train that during the coating of the end faces of the winding to form the end contact layers the two sides of the winding core also have a sufficiently adhesive metallization.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist es jedoch auch möglich, daß der Anschlußdraht an dem seine Befestigungsstelle am Wickelkern bildenden Stirnende desselben durch eine Klemmverbindung festgelegt ist.According to another embodiment of the invention, however, it is also possible that the connecting wire to the end of the same forming its fastening point on the winding core by a clamp connection is fixed.
Die erfinclungsgcmäßc Lösung ist insbesondere für Starkstronikondcnsatorcn geeignet und unabhängig d> davon, ob die Wämicvcrformiing des Kondcnsatorwikkcls durch Wärmezufuhr von außen oder Eigenerwärmung des Kondcnsatorwickcls erfolgt.The solution according to the invention is particularly suitable for heavy-duty electronic condensers and is independent of the situation whether the thermal forming of the condenser wikkcls takes place through the supply of heat from the outside or self-heating of the condenser winding.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, die aus der Zeichnung ersichtlich sind, erläutert. In der Zeichnung zeigt jeweils schematischThe invention is illustrated below with the aid of preferred exemplary embodiments that emerge from the drawing can be seen, explained. In the drawing each shows schematically
Fig. 1 einen elektrischen Wickelkondensator mit zweipoliger Abschaltsicherung,1 shows an electrical wound capacitor with a two-pole disconnection fuse,
Fig.2 den Kondensator aus Fig. 1 nach dem Abreißen der beiden Anschlußdrähte, und2 shows the capacitor from FIG. 1 after the two connecting wires have been torn off, and
Fig.3 eine weitere Ausführungsform des Kondensators nach dem Abreißen der Anschlußdrähte.3 shows another embodiment of the capacitor after tearing off the connecting wires.
Bei den aus der Zeichnung ersichtlichen Ausführungsbeispielen ist der aus einem Kondensatorwickel 1 und einem rohrförmigen Wickelkern 2 aufgebaute Kondensatorkörper in einem becherförmigen Gehäuse 3 eingeschlossen, aus dessen Deckel 4 über Lötfahnen 5 die beiden Anschlußdrähte 6 und 7 des Kondensatorkörpers herausgeführt sind. Der Kondensatorkorper ist in geeigneter nicht gezeigter Weise im Gehäuse 3 gehalten. Das Gehäuse 3 kann ?.us Metall oder gegebenenfalls aus Kunststoff bestehen.In the embodiments shown in the drawing is composed of a capacitor winding 1 and A capacitor body constructed on a tubular winding core 2 in a cup-shaped housing 3 included, from the cover 4 via soldering lugs 5, the two connecting wires 6 and 7 of the capacitor body are brought out. The capacitor body is in a suitable manner, not shown, in the housing 3 held. The housing 3 can consist of metal or, if appropriate, of plastic.
Der Wickel 1 ist aus metallisierten Kunststoffolien hergestellt. Der Kern 2 besteht bevr/uat aus einem thermoplastischen, im Anwendungsbereich hinreichend temperaturbeständigen Kunstsloffmateiial. Die beiden Stirnseiten des Wickels 1 sind, wie für derartige Kondensatorkörper üblich, im MetallspritzverLhren mit einer Stirnkontaktierschicht 8 versehen, die eine Kontaktorücke bildet und an welcher das Anschlußende des jeweiligen Anschlußdrahtes 6, 7 angelötet oder angeschweißt ist. Zusammen mit den Stirnseiten des Wickels 1 haben auch die beiden Stirnsnden des Kerns 2 eine metallische Beschichtung 9 erhalten, so daß die beiden Anschlußdrähte 6 und 7 auch hier angelötet oder angeschweißt werden können.The roll 1 is made from metallized plastic films. The core 2 consists of a thermoplastic plastic material which is sufficiently temperature-resistant in the area of application. As is customary for such capacitor bodies, the two end faces of the coil 1 are provided with an end contact layer 8 using metal spraying, which forms a contact back and to which the connection end of the respective connection wire 6, 7 is soldered or welded. Together with the end faces of the roll 1, the two end ends of the core 2 have also received a metallic coating 9 so that the two connecting wires 6 and 7 can also be soldered or welded on here.
Die Stelle 10. an welcher die Anschlußdrähtc 6 und 7 an der jeweiligen Stirnkontaklierschicht 8 des Wickels I angelötet sind, bildet jeweils einen ersten F:estpunkt und im Abstand davon bildet die Bcfesiigungsstclle II der Anschlußdrähte 6, 7 an dem jeweiligen Stirnende des Kerns 2 einen zweiten Festpunkt. Zwischen den beiden Festpunkten ist der jeweilige Anschlußdraht 6, 7 auf dem kürzesten Wege im wesentlichen straff geführt, so daß hier jeweils ein Reißabschnitt 12 entsteht.The point at which the Anschlußdrähtc are 10, 6, and 7 soldered to the respective Stirnkontaklierschicht 8 of the wrapper I, in each case forms a first F: estpunkt and at a distance therefrom II forms the Bcfesiigungsstclle of the lead wires 6, 7 on the respective front end of the core 2 a second benchmark. Between the two fixed points, the respective connecting wire 6, 7 is guided essentially taut on the shortest path, so that a tear section 12 is created here in each case.
Bei thermischer Überlast von außen oder unzulässiger Eigenerwärmung durch erheblichen Anstieg der Verlustleistung des Kondensators, z. B. bei Überbeanspruchung, wird der Kondensatorkörp?r unter der Wärmeeinwirkung dadurch verformt, daß der Wickel I axial schrumpft. Dieser Zustand ist in F i s. 2 dargestellt. Die Schrumpfung des Wickels I erfolgt, weil die ihn aufbauenden Kunststoffolien oberhalb der zulassigen Anwendungstemperatur sowohl in Längs- als auch in Querrichtung mit steigender Temperatur stark schrumpfen. Durch die Querschrumpfung verkürzt sich der Wickel f entsprechend von Stirnseite zu Stirnseite, wahrend der Kern 2 seine Länge beibehält, so daß seine Stirnenden zunehmend über die Stirnseiten des Wickels 1 hinausragen. Dadurch vergrößert sich der Abstand zwischen den beiden die Festpunkte bildenden Stellen 10 und 11, so daß schließlich der zwischen ihnen aufgespannte ReiÜjKschnitt 12 abreißt. Wenn zuerst dc" eine Reißabschnitt 12 zerreißt, wird die weitere Stromzufuhr zum Wickel 1 unterbrochen, so daß eine weitere Eigenerwärmung des Wickels 1 nicht mehr stattfindet. Da über die Wärme im Wickel 1 nur allmählich abgeführt wird, läuft der Schnimpfvorgang nach, bis ^ >u einer π .-rkliehen Abkühlung des Wickris 1 gekommen ist. In dieser Zeitspanne k.inn dann auchIn the event of external thermal overload or impermissible self-heating due to a significant increase in the power loss of the capacitor, e.g. B. in the case of overstressing, the capacitor body is deformed under the action of heat in that the winding I shrinks axially. This state is shown in F i s. 2. The shrinkage of the roll I occurs because the plastic films that make up it shrink sharply above the permissible application temperature, both in the longitudinal and in the transverse direction, as the temperature rises. As a result of the transverse shrinkage, the roll f is correspondingly shortened from face to face, while the core 2 maintains its length, so that its front ends protrude increasingly beyond the face of the roll 1. This increases the distance between the two points 10 and 11 forming the fixed points, so that finally the tear cut 12 spanned between them tears off. If a tear section 12 tears first, the further power supply to the roll 1 is interrupted so that further self-heating of the roll 1 no longer takes place. Since the heat in the roll 1 is only gradually dissipated, the snipping process continues until ^ > u has come to a π
der andere Reißabschnitt 12 zerreißen.tear the other tear portion 12.
Durch die oben erwähn'e l.hngsschrunipfung der Folie wird ein tempc-niturah'-.mgig ansteigender Druck auf die Kernaußenwand insbesondere in der Längsmittc des Kerns ausgeübt, da dort die Selhstkühlung durch die ungünstigsten Wärmeableitbedingungen am geringsten und somit die Schrumpfung am größten sind. Dies wird bei der Ausführungsforni nach F i g. 3 /um Abreißen des Reißabschnittes 12 ausgenutzt. Wenn nämlich bei weitergehender Erwärmung die Erweichungstemperatur des Kernmalerials erreicht ist. wird der Kern unter dem Druck der schrumpfenden folie vom Zentrum des Wickels ausgehend zunehmend aval über beide Stirnseiten des Wickels herausgequetscht, so daß der Abstand zwischen den Stellen 10, II. ,in denen der Reißabschnitt am Wickel 1 bzw. am Kern 2 festgelegt ist, entsprechend großer wird und der zwischen ihnen aufgespannte Reißabschnitt 12 zerrissen wird. Auch ein solches axiaies Herausquetschen des Kerns lauft weiter. bis eine merkliche Abkühlung des Wickels aufgetreten ist. so (laß bis dahin auch der zweite Reißabschnitt 12 lies .indcren Anschlufkirahtes zerreißtBy the above mentioned l Slide becomes a tempc-niturah '-. Mgig increasing pressure exerted on the outer wall of the core in particular in the longitudinal center of the core, since there the self-cooling by the unfavorable heat dissipation conditions are lowest and therefore the shrinkage is greatest. this will in the embodiment according to FIG. 3 / to tear off the Tear section 12 used. If namely with further heating the softening temperature of the core malerials is reached. will be the core below the pressure of the shrinking film from the center of the Rolls starting increasingly aval squeezed out over both ends of the roll, so that the Distance between the points 10, II., In which the tear section is fixed on the roll 1 or on the core 2 is correspondingly larger and that between them tensioned tear section 12 is torn. Such an axial squeezing out of the core also continues. until a noticeable cooling of the coil occurred is. so (until then leave the second tear section 12 read .indcren connecting seams torn
Die beiden anhand der F i g. 2 und J erläuterten Vorgänge können gemeinsam oder alternativ ausgenutzt werden.The two based on FIG. 2 and J can be used jointly or alternatively will.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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