DE2819963C3 - Verwendung eines Siloxans als dielektrische Flüssigkeit - Google Patents

Verwendung eines Siloxans als dielektrische Flüssigkeit

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Description

15
Bei zahlreichen elektrischen Geräten ist es erforderlieh, ein flüssiges Isoliermedium zu verwenden, das als »dielektrische Flüssigkeit« bezeichnet wird. Diese Flüssigkeit besitzt eine wesentlich höhere Durchschlagspannung als Luft, so daß durch die Veränderung der Luft zwischen den Leitern in der elektrischen Ausrüstung oder dem Gerät die Durchschlagspannung des elektrischen Gerätes wesentlich erhöht wird. Bei der immer weiter zunehmenden Ausgestaltung der elektrischen Einrichtungen arbeiten verschiedene elektrische Geräte bei immer höheren Spannungen. Dies bedeutet, daß die in diesen Geräten verwendeten dielektrischen Flüssigkeiten größeren und größeren Beanspruchungen unterworfen sind. Aus diesem Grund besteht der Wunsch nach verbesserten dielektrischen Flüssigkeiten.
Seit den dreißiger Jahren dieses Jahrhunderts hat man polychlorierte Biphenylverbindungen, die man allgemein als »PCB's« bezeichnet, als die üblichen dielektrischen Flüssigkeiten verwendet, die von diesem Zeitpunkt an die vorher benutzten Mineralöle bei bestimmten Anwendungen verdrängt haben. Als dielektrische Flüssigkeiten sind auch verschiedene andere organische Flüssigkeiten, einschließlich einiger Siloxane, bekannt, vergleiche z. B. US-PS 23 77 689 und 38 38 056 und GB-PS 8 99 658 und 8 99 661. In den US-PS 39 48 789 und 39 84 338 sind auch schon flüssige Siloxane, die Zusatzstoffe enthalten, für diesen Zweck beschrieben worden. In jüngerer Zeit ist das Interesse an der Verwendung der PCB's im Hinblick auf die erhöhten Bestrebungen zur Reinhaltung der Umwelt zurückgegangen.
Eine Hauptursache für die Schädigung und das Versagen von elektrischen Kondensatoren und anderen Einrichtungen zur Steuerung oder Korrektur von elektrischen Einrichtungen ist in dem Auftreten von Korona- oder partiellen Entladungen zu sehen. Ein Kondensator, der mit einer Korona-Entladung betrieben wird, hat eine Gebrauchsdauer von nur einigen Minuten oder Stunden anstelle der erwarteten 20 Jahre. Wenn ein Kondensator fachmännisch mit einer geeigneten dielektrischen Flüssigkeit imprägniert ist, ist (,0 er im wesentlichen frei von Korona-Entladungen bis zu einer Spannung, die mindestens das Doppelte der zugelassenen Spannung ist. Wenn eine dielektrische Flüssigkeit während der Verwendung einer erhöhten Beanspruchung unterworfen wird, wird ein Punkt erreicht, bei dem ein partielles Durchschlagen oder eine Korona-Entladung auftritt. Die Spannung, bei der der Kondensator plötzlich eine Korona-Entladung zeigt, ist in der Technik bekannt als die Korona-Anregungsspannung (KAS). Diese Spannung hängt von der Geschwindigkeit ab, mit der die Spannung angelegt wird. Es gibt einen beachtlichen Unterschied zwischen der Empfindlichkeit der verschiedenen Flüssigkeiten hinsichtlich der Steigerung der Geschwindigkeit der Spannung. Andererseits erlöscht die Korona-Entladung mit einef Senkung der Spannung. Die Korona-Löschspannung (KLS) ist kein fester Wert für jede Flüssigkeit, sondern ist eine Funktion von der Intensität der Korona-Entladung vor der Reduzierung der Spannung. Für beste Ergebnisse sollten beide, die KAS und die KLS, so hoch und so nahe beieinander liegen, wie nur möglich.
Es besteht deshalb die Aufgabe, eine verbesserte dielektrische Flüssigkeit für die Verwendung in elektrischen Geräten zur Verfugung zu stellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung eines Siloxans aus der Gruppe von Divinyltetramethyldisiloxan oder der Methylvinylcyclosiloxane als dielektrische Flüssigkeit in elektrischen Geräten.
Die bei der Erfindung als dielektrische Flüssigkeit verwendeten flüssigen Siloxane sind gut bekannte Verbindungen, deren Herstellung in der Literatur an verschiedenen Stellen beschrieben ist.
Aus der US-PS 27 16 638 ist bekannt, Homopolymere oder Copolymere von Divinyltetramethylsiloxan als dielektrische Materialien in Kondensatoren oder anderen elektrischen Einrichtungen zu verwenden. Dieser Patentschrift ist aber keir Hinweis dafür zu entnehmen, daß das monomere Divinyltetramethyldisiloxan als solches oder Methylvinylcyclosiloxane geeignete dielektrische Flüssigkeiten sind.
Die bei der Erfindung verwendeten Methylvinylcyclosiloxane sind im allgemeinen Mischungen von Oligomeren bzw. Polymeren, mit einem Polymerisationsgrad von 3 (Trim er) bis 8 (Octomer), wobei das cyclische Tetramere mit 4 Einheiten in der Mischung vorherrscht. Im allgemeinen bilden das Trimere, Tetramere und Pentamere den Hauptanteil der Mischung, so daß bei dieser Ausführungsform der Erfindung Mischungen mit einem mittleren Polymerisationsgrad von 4 zur Zeit bevorzugt sind.
Die bei der Erfindung verwendeten dielektrischen Flüssigkeiten können auch kleine Mengen von üblichen Zusatzstoffen, wie Säurefängern, Korrosionsinhibitoren und andere übliche Zusätze, die normalerweise in solchen Zusammensetzungen verwendet werden, enthalten, solange diese keinen nachteiligen Einfluß auf die Wirksamkeit der Verbindungen nach der Erfindung haben.
Die bei der Erfindung verwendeten dielektrischen Flüssigkeiten sind besonders wichtig für Kondensatoren und Transformatoren. Sie können aber auch mit sehr gutem Nutzen bei anderen elektrischen Einrichtungen verwendet werden, wie bei elektrischen Kabeln, Gleichrichtern, Elektromagneten, Schaltern, Sicherungen, Stromunterbrechern und als Kühlmittel und Isolatoren für derartige dielektrische Geräte, wie Sender, Empfänger, Rücklaufeinrichtungen, Ultraschalloten und Spielzeugen. Die Verwendung von dielektrischen Flüssigkeiten in derartigen Einrichtungen ist in der Technik gut gekannt.
In den folgenden Beispielen sind alle Angaben über Teile und Prozentsätze Gewichtsangaben, falls nicht ausdrücklich etwas anderes festgestellt wird. Alle Viskositäten werden bei 25° C gemessen, falls nicht etwas anderes festgestellt wird.
Beispiel 1
Es wurde ein flüssiges Siloxan der Formel
CH2=CH(CHs)2 - SiOSi(CHs)2CH=CH2
nach bekannten Verfahren hergestellt Es hatte die folgenden dielektrischen Eigenschaften:
Frequenz
Dielektrizitäts
konstante
Verlustfaktor
Spezifischer
Widerstand
(Ohm-cm)
100
100000
2,32
2,32
0,00017
0,00002
5X1013
5 X 10u
Es werden zwei Typen von Testkondensatoren für die Untersuchung dieser fluiden Siloxane hergestellt, wobei die bekannte Arbeitsweise verwendet wird, die im einzelnen im 2. Beispiel der US-PS 39 48 789 beschrieben ist Ein in der folgenden Tabelle als »FF« bezeichneter Kondensator wurde unter Verwendung von zwei Schichten eines 0,00127 cm dicken Polypropylenfilms zwischen den Aluminiumelektroden hergestellt Der andere Typ, der als »FPF« bezeichnet wird, wurde unter Verwendung von zwei Schichten des 0,00127 cm dicken Polypropylenfilms und einer 0,001 cm dicken Kraftpapierschicht zwischen den Polypropylenfilmen hergestellt, wobei die sandwichartig verbundenen Schichten zwischen den Aluminiumelektroden angeordnet waren. An diese Kondensatoren wurde unter Verwendung einer »Variac«-kontrolleinrichtung, die an die Primärseite eines Hochspannungstransformators angeschlossen war, Spannung angelegt. Für Vergleichszwecke wurden solche Kondensatoren auch mit üblichen PCB dielektrischen Flüssigkeiten imprägniert. Nachstehend sind die Ergebnisse zusammengestellt Dielektrische
Flüssigkeit
Kondensatortyp
KAS (Volt)
KLS (Volt)
Handelsübl. PCB FF 2400 1900
Handelsübl. PCB FPF 2400 1900
Siloxan FF 3800 2200
Siloxan FPF 3900 2300
Beispiel 2
Es wurde ein flüssiges Methylvinylcyclosiloxan nach bekannten Verfahren hergestellt, und es wurden für dieses Produkt die folgenden dielektrischen Eigenschaften gemessen:
Frequenz
(Hz)
Dielektri- Verlustzitäts- faktor
konstante
Spezifischer Widerstand
(Ohm-cm)
100
100000
2,52
2,52
0,00002 0
9 x 1015 9X1015
Es wurden Kondensatoren wie in Beispiel 1 für die Prüfung des flüssigen Siloxans verwendet. Zum Vergleich wurde das gleiche handelsübliche PCB verwendet. Die Prüfungergebnisse sind aus der folgenden Tabelle 2ü ersehen.
Dielektrische
Flüssigkeit
Kondensatortyp
KAS (Volt)
KLS (Volt)
Handelsübl. PCB FF 2400 1900
Handelsübl. PCB FPF 2400 1900
Siloxann FF 3600 3100
Siloxan FPF 3400 2800

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verwendung eines Siloxans aus der Gruppe von Divinyltetramethyldis'doxan oder derMethylvinylcyclosiloxane als dielektrische Flüssigkeit in elektrischen Geräten.
    10
DE2819963A 1977-05-09 1978-05-08 Verwendung eines Siloxans als dielektrische Flüssigkeit Expired DE2819963C3 (de)

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DE2819963A1 DE2819963A1 (de) 1978-11-23
DE2819963B2 DE2819963B2 (de) 1980-03-20
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