DE3110979A1

DE3110979A1 - Elektrischer kondensator

Info

Publication number: DE3110979A1
Application number: DE19813110979
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. 7310 Plochingen Maylandt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-11-07
Filing date: 1981-03-20
Publication date: 1982-06-16
Also published as: IT8124742A0; FR2494029A1; ES506908A0; IT1139998B; ES8300221A1; FR2494029B1

Description

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23 .2.1981 ,Ki/Kn

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1

Elektrischer Kondensator
Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Kondensator nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einem bekannten Kondensator dieser Gattung ist das Gehäuse zwischen dem die elektrischen Anschlüsse tragenden Deckel und dem Wickel mit mindestens einer Sicke versehen, welche bei Gasüberdruck eine axiale Dehnung des Gehäuses ermöglicht. Bei dieser Dehnung reißt die Sollbruchstelle in der einen Stromzuleitung zum Wickel auseinander, wodurch der Wickel abgeschaltet wird, bevor das Gehäuse unter der Einwirkung des erhöhten Gasdruckes platzt. Diese Anordnung arbeitet zufriedenstellend, wenn bei schadhaftem Wickel das sich in seinem Inneren bildende Gas durch die Oberfläche des Wickels hindurch in den Raum zwischen Wickel und Deckel treten kann. Bei Kondensatoren, deren Wickel aus metallisiertem Polypropylen gefertigt sind und einen größeren Durchmesser haben, z.B. von k-3 mm und mehr, sind die Wickel zwangsläufig so fest, daß das im Schadensfall in der Mitte des Wickels gebildete Gas und die gebildete Kunststoffschmelze nur schwer oder überhaupt nicht aus den Stirnflächen des Wickels austreten können, die zudem noch durch die Wickelbrücken und in manchen Fällen durch Blechscheiben

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abgedichtet sind. Die Folge ist "ein Ausbeulen des Wickels an irgendeiner Stelle des Umfangs oder eine gleichmäßige Zunahme des Wickeldurchmessers schon vor dem Austritt des gebildeten Gases und der gebildeten Schmelze. Dabei können Kräfte auftreten, die das metallische Gehäuse des Kondensators sprengen, bevor die auf eine axiale Ausdehnung des Gehäuses ausgelegte Abschaltvorrichtung in der einen Stromzuleitung des Wickels anspricht.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß bereits ein Ausbeulen des Wickels oder eine gleichmäßige Zunahme des Wickeldurchmessers zu einem Ansprechen der Abschaltvorrichtung führt. Diese Sicherung ist daher besonders für solche Kondensatoren geeignet, deren Wickel aufgrund ihrer Stoffbeschaffenheit oder ihres Durchmessers oder wegen der Anordnung von Kontaktbrücken, Blechschciben und dgl. dem Austreten von Gas und Schmelze an den Stirnseiten einen erheblichen Widerstand entgegensetzen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Anordnung möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn über den Wickel ein geschlitzter Ringkörper geschoben ist, an welchem der Abreißleiter so verankert ist, daß er den Schlitz überbrückt und sich vorzugsweise mindestens annähernd in Umfangsrichtung des Wickels erstreckt. Dadurch wird der gewünschte Sicherungseffekt mit einfachen Mitteln erzielt.

Der Ringkörper kann vorteilhaft als Hülse ausgebildet sein, welche' sich mindestens annähernd über die gesamte axiale Länge des Wickels erstreckt. Dadurch ist erreicht, daß auch bei längeren Wickeln im Schadensfall ein sicheres

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Ansprechen der Abschaltvorrichtung erreicht werden kar . Die Hülse kann so eigensteif ausgebildet sein, daß auch eine örtliche Ausbeulung des Wickels an einer vom Abreißleiter weiter entfernten Stelle den Abreißleiter zu. sprengen und dadurch den Wickel abzuschalten -vermag.

Eine andere vorteilhafte Möglichkeit, bei längeren Wickeln einer örtlichen Verformung des Wickels Rechnung zu tragen, besteht darin, an der auf den Wickel aufgesteckten Hülse mehrere Abreißleiter im Abstand zueinander zu verankern. Diese Abreißleiter -werden in diesem Fall in Reihe zueinander angeordnet, so daß bereits das Trennen eines Abreißleiters genügt, um den Wickel abzuschalten.

Ein zusätzlicher Abreißleiter kann auch vorgesehen werden, um beim Schadhaftwerden des Kondensators einen weiteren Schaltvorgang außerhalb des Kondensators auszulösen, z.B. Einschalten einer Meldelampe über einen Ruhestromkreis oder Abschalten der Hauptwicklung eines Einphasen-Wechselstrommotors mit Hilfswicklung, zu welcher der Kondensator in Reihe geschaltet ist.

Der den Wickel umgebende Ringkörper kann zweckmäßig an einer dem Schlitz diagonal gegenüberliegenden Mantellinie .'·'** mit einer Einkerbung versehen sein, welche nach Art eines Scharniers eine Aufspreizung des Ringkörpers erleichtert.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn zum Schutz gegen Gehäusekurzschluß bei metallischen Gehäusen oder gegen Einbrennen von Löchern durch den Abschaltlichtbogen bei Kunststoffgehäusen ein Keramikvlies zwischen Gehäuseinnenwand und dem Schlitz des Ringkörpers, dem Abreißleiter mit der Sollbruchstelle und andere am Außenumfang des Ringkörpers liegende elektrische Verbindungen angeordnet ist.

Die Halterung des Wickels im Gehäuse kann so gewählt sein, daß der Wickel bzw. der ihn umgebende Ringkörper einseitig

gegen das Gehäuse bzw. einen am Gehäuse innen angebrachten Isolierstoff-Streifen, z.B. ein Keramikvlies, gedrückt wird. Die Anordnung kann aber auch so getroffen sein, daß der Wickel mit z.B. drei Streifen konzentrisch schüttelfest im Gehäuse festgehalten ist. Der schüttelsichere Einbau kann jedoch auch wie bekannt mit zentrierenden Isolierkappen und Wickelhaltesicken des Gehäuses vorgenommen werden. Bei Gehäusen mit GießharzabSchluß ist darauf zu achten, daß der Verguß die Bewegungsfreiheit des geschlitzten Ringkörpers nicht hemmt.

Bei Kondensatoren, deren topfförmiges Gehäuse durch einen die elektrischen Anschlüsse tragenden Deckel verschlossen und zwischen Deckel und Wickel mit mindestens einer Dehnungssicke versehen ist, wird vorgeschlagen, daß die vom Wickel zum einen Anschluß führende Leitung mit einer auf Gasüberdruck ansprechenden Abschaltvorrichtung und die" andere Leitung mit einer auf radiales Ausdehnen bzw. Ausbeulen des Wickels ansprechenden Abschaltvorrichtung versehen ist.

Eine einfache Ausführung der Abschaltvorrichtung ergibt sich, wenn der Abreißleiter durch eine auf die Hülse und über den Schlitz hinweg in definierter Form aufgespritzte Metallschicht gebildet ist. Dadurch werden die beiden Verankerungs- und Lötstützpunkte an den Enden des bzw. der Abreißleiter eingespart und die Montage des Kondensators vereinfacht.

Der Löt- und Verdrahtungsaufwand kann weiter verringert werden, wenn mindestens Teilabschnitte der vom Abreißleiter weiterführenden Leitungen ebenfalls durch auf die Hülse aufgespritzte Metallschichten gebildet sind.

Bei Kondensatoren mit auf die Stirnseiten des Wickels aufgespritzten Anschlußbrücken ist es vorteilhaft, wenn der Abreißleiter und die weiterführenden Leitungsabschnitte

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auf der Hülse aus dem Brüekenspritzmetall gebildet s° i. Wenn vor Bildung dieser Leitungsabschnitte die Hülse über den Wickel gesteckt wird, können der Abreißleiter und mindestens der yon diesem zu der einen Anschlußbrücke führende Leitungsabschnitt auf der Hülse in einem Arbeitsgang" mit dieser Anschlußbrücke gespritzt werden.

Die elektrische Verbindung des Abreißleiters mit dem einen Kondensatoranschluß kann vereinfacht werden, wenn die dem Kondensatoranschluß zugekehrte Stirnseite der Hülse über den Wickel hervorsteht und mindestens über einen Teil ihres Umfangs mit einem aufgespritzten Metallrand zur Kontaktierung des Kondensatoranschlußes versehen ist. Der Metallrand kann vorteilhaft in einem Arbeitsgang mit der benachbarten Anschlußbrücke des Wickels gebildet sein.

Die Kontaktierung des Kondensatoranschlusses mit dem Metallrand der Hülse kann vorteilhaft über ein Federelement bewirkt werden, welches am Deckel des Kondensatorgehäuses befestigt ist und federnd gegen den Metallrand der Hülse drückt.

Die dem Deckel zugekehrte Anschlußbrücke des Wickels kann /""*· ebenfalls über einen vorstehenden, mit einer auf gespritzten Metallschicht überzogenen Randbereich der Hülse und ein daran anliegendes Federelement mit dem zugehörigen Kondensatoranschluß verbunden sein. Bei dieser Anordnung können beide Anschlußdrähte zwischen dem Wickel und den Kondensatoranschlussen entfallen.

Bei Leistungskondensatoren für Wechselspannungsbetrieb, welche in einem Gehäuse mehrere Einzelwickel aus metallisiertem Polypropylen enthalten, wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß jeder Einzelwickel des Kondensators mit einer auf Wickelverformung ansprechenden Abschaltvorrichtung der vorbeschriebenen Art versehen ist. Bei den bekannten Leistungskondensatoren dieser Art sin^.

die Gehäuse mit einem Imprägniermittel gefüllt und die Abschaltvorrichtung ist maximal mit einem auf Überdruck ansprechenden Schalter pro Phase versehen. Diese Abschalter trennen den ganzen Kondensator vom. Hetz, wenn auch nur einer der Einzelwickel durch Überhitzung ausfällt. Durch die Füllung des Gehäuses mit einer praktisch inkompressiblen Flüssigkeit genügt schon wenig Gas aus dem'schadhaften Wickel, um das Gehäusevolumen so zu vergrößern, daß der Abschaltweg erreicht wird und die Abschalter ansprechen.

Nun besteht jedoch das Bestreben, in dieselben Gehäuse Wickel aus metallisiertem Polypropylen einzubauen, wobei die Gehäuse nicht mehr mit isolierendem Imprägniermittel gefüllt werden sollen, um die Wickelqualität nicht durch Anquellen des Kunststoffes unter den Anschlußbrücken zu schädigen und weil erwartet wird, daß aus solchem besonderes umweltfreundlichen Kondensatoren bei Gehäuseschäden kein Füllmittel auslaufen kann. Bei ungefüllten Kondensatoren mit den herkömmlichen Abschaltvorrichtungen müßte jedoch ein ausfallender Wickel wesentlich mehr Gas bilden, um die zum Abschalten nötige Volumenvergrößerung des Gehäuses durch .inneren Gasüberdruck zu erreichen. Bis zur Entwicklung dieser größeren Gasmenge wäre ein Wickel weitgehend zerstört, so daß die Gefahr innerer Überschläge und unkontrollierter, lawinenartig fortschreitender Zerstörung von Nachbarwiekeln bestünde. Durch den Vorschlag, jeden einzelnen Wickel mit einer Abschaltvorrichtung der genannten Art zu versehen, wird eine explosionsartige Zerstörung des Kondensators mit Sicherheit vermieden. Außerdem wird als weiterer Vorteil erreicht j daß beim Ausfall nur eines schadhaft gewordenen Wickels der Kondensator lediglich mit einer geringeren Kapazität weiter betrieben werden kann. Außerdem kann das flüssige Füllmittel des Gehäuses weggelassen werden, wodurch die Umstellung von großen Leistungskondensatoren von imprägnierten Wickeln auf solche mit nichtimprägnierten Kunststoffdxelektrxka erleichtert werden.

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Zeichnung

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 als erstes Ausführungsbeispiel einen Längsschnitt durch einen Wickelkondensator mit becherförmigen Metallgehäuse, Figur 2 einen· Schnitt nach der Linie II-II in Figur 1, Figur 3 einen Längsschnitt durch ein schadhaftes Exemplar eines Wickels des Kondensators nach Figur und die Figuren Ua bis kc in vereinfachter Darstellung die Funktion der erfindungsgemäßen Abschaltvorrichtung. In den Figuren. 5 bis 7 sind die Kondensatorkörper samt Abschaltvorrichtung eines zweiten, dritten und vierten Ausführungsbeispiels dargestellt. Figur 8 zeigt ein schadhaft gewordenes Kondensatorelement nach Figur 7 in Richtung des Pfeiles A und in Figur 9 ist der Längsschnitt durch einen den Kondensatorkörper nach Figur 7 enthaltenen Kondensator dargestellt. Die Figur 10 zeigt einen Längsschnitt durch ein fünftes Ausführungsbeispiel; in Figur 11 ist dessen Kondensatorkörper perspektivisch dargestellt. Die Figur 12 zeigt räumlich ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Kondensatorwickels samt Abschalthülse und die Fig. 13 zeigt den dazu gehörenden Gehäusedeckel im Schnitt. Die Figuren 1H bis 16 sind Querschnitte von alternativ ausgebildeten Hülsen der Absehaltvorrichtung im Bereich des von dem Abreißleiter überbrückten Schlitzes. Ein siebentes Ausführungsbeispiel und sein elektrisches Verdrahtungsschema sind in den Figuren 17 und 18 vereinfacht dargestellt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Der Kondensator nach den Figuren 1 und 2 hat ein becherförmiges metallisches Gehäuse 10, in welches ein Kondensatorkörper 12 eingesetzt ist. Das Gehäuse ist oben durch einen aus Isoliertstoff bestehenden Deckel lh geschlossen, welcher durch Umbördelung des Gehäuserandes 16 festgehalten ist. Der Deekel 1U trägt außen zwei Flachstecker 18 un<". 20 für den elektrischen Anschluß des Kondensatorkörpers 12

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Der Kondensatorkörper 12 hat eine Isolierstoffbuchse 22, die einen Rundwickel 2k trägt. Dieser besteht in bekannter Weise aus zvei spiralförmig aufgewickelten Folien aus Polypropylen, welche mit aufgedampften Metallschichten als Elektroden versehen sind. An den beiden Stirnseiten ist der Rundwickel 2k je mit einer elektrisch leitenden Kontaktbrücke 26, 28 überzogen und von je einer Isolierstoffkappe 30, 32 übergriffen, welche den Kondensatorkörper 12 im Gehäuse 10 zentrieren.

Zwischen dem Deckel Ik und der oberen Isolierstoffkappe 30 ist im Gehäuse 10 ein Leerraum 3k vorgesehen, der auch mit Schaumstoff oder Isolieröl gefüllt sein kann. Im Bereich dieses Leerraumes 3^ ist der Mantel des Gehäuses 10 mit ringförmigen Dehnungsfalten oder -sicken 3β versehen, die beim Entstehen eines Gasüberdruckes im Leerraum 3^ eine axiale Dehnung des Gehäuses ermöglichen.

Der Kondensatorkörper 12 ist über zwei Stromzuleitunger. 38, k0 mit den beiden Flachsteckern 18, 20 verbunden. Die Stromzuleitung 38 verbindet die obere Kontaktbrücke 26 des Rundwickels 2k mit dem Flachstecker 18, während die Stromzuleitung ^O die untere Kontaktbrücke 28 an den Flachstecker 20 anschließt. Die Verbindung der beiden Stromzuleitungen 38, k0 mit den jeweiligen Kontaktbrücken 26, 28 erfolgt durch Löten oder Schweißen.

Der Rundwickel 2k ist von einer geschlitzten Hülse k2 (Figur 2) umgeben, deren Innendurchmesser gleich oder nur einige Zehntel Millimeter kleiner als der Außendurchmesser des Rundwickels 2k ist. Die Hülse k2 besteht aus einem thermisch stabilen und ausreichend verwindungssteifen Material und wird an ihren beiden Längsenden je ein Stück weit von den Isolierstoffkappen 30, 32 übergriffen. Der Rundwickel 2k kann bei Verwendung einer Rundhülse k2 aus Blech an seinem Außenumfang zweckmäßig einige Leerwindungen seines Dielektrikums haben.

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Zwischen den beiden in Achsrichtung des Kondensators ve' laufenden Kanten 44 (Fig. 1) der Hülse 42 ist ein Schlitz 46 gebildet, der von zwei Abreißdrähten 48 und 50 überbrückt ist, deren Enden an Punkten 52 an den Wandabschnitten 54 und 56 der Hülse 42 verankert sind, welche an den Schlitz 46 angrenzen. Die Abreißdrähte 48, 50 sind im Bereich des

Schlitzes 46 je mit einer Sollbruchstelle 58 versehen und können durch einen Silberdraht oder z. B. durch ein Kupferbändchen gebildet sein, welches an den Verankerungspunkten 52 der Hülse 42 festgenietet ist. Die Verankerungspunkte 52 können z. B. durch Hohlniete gebildet sein, die bei Ver- ■ Wendung einer metallischen Hülse 42 isoliert an dieser befestigt sind. Die Abreißdrähte 48, 50 liegen im Zuge der Stromzuleitung 4θ vom Flachstecker 20 zu der unteren Kontaktbrücke 28 des Rundwickels 24. Die Stromzuleitung 4θ ist zu diesem Zweck über die Verankerungspunkte 52 der Hülse 42 geführt, wo sie zum Teil durch die Abreißdrähte 48, 50 und zu einem Teil durch ein die beiden Festpunkte am Wandabschnitt 54 der Hülse 42 verbindendes Leitungsstück 59 gebildet ist. An der den Schlitz 46 diagonal gegenüberliegenden Seite ist die Hülse 42 mit einer Einkerbung 60 (Fig. 2) versehen, die entlang einer Mantellinie vom oberen bis zum unteren Stirnende der Hülse 42 verläuft.

In der Stromzuleitung 38 ist ebenfalls eine Sollbruchstelle 62 vorgesehen, die sich im Leerraum 34 befindet. Der Rundwickel 24 samt Hülse 42 ist über drei gleichmäßig über den Umfang verteilte Isolierstreifen 64, 66 und 68 im Gehäuse 10 des Kondensators zentriert und schüttelsicher festgehalten. Der Isolierstreifen 68 übt dabei zusätzlich die Funktion einer Abschirmung des Gehäuses 10 gegenüber den Abreißdrähten 48, 50 und den anderen am Umfang der Hülse 42 angeordneten Teilen der Stromzuleitung 4θ aus.

Erwärmt sich bei Kondensatordefekt das Dielektrikum des Rundwickels 2k übermäßig stark, so kann es je nach Ausführung des Rundwickels mehr oder weniger stark ausgasen oder auch innerhalb des Rundwickels in teilweise geschmolzenem Zustand zusammen mit entwickeltem Gas zu einem inneren Überdruck führen., welcher den Rundwickel örtlich ausbeult oder gelegentlich auch im Durchmesser gleichmäßig aufweitet, bevor Gas und Schmelze im Rundwickel austreten können. In Figur 3 ist dieser zweite Fall durch Einschlüsse 70, 72 von Gas und Schmelze im Rundwickel 2k vereinfacht dargestellt, welche den Außendurchmesser des Rundwickels 2k bei 7^· aufweiten und dessen Isolier stoffbuchse 22 bei 76 zusammendrücken. Solche Einschlüsse können insbesondere bei Rundwickeln aus metallisiertem Polypropylen auftreten, deren Durchmesser mehr als U 5 mm beträgt. Bei derartigen Rundwickeln kann es vorkommen, daß eine herkömmliche Abschaltvorrichtung, die nur auf Gasüberdruck im freien Raum zwischen Rundwickel und Deckel und dadurch bedingte axiale Läng-.-.ng des Gehäuses anspricht, ihre Aufgaben nicht erfüllen kann.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Hülse k2 ist erreicht, daß bei radialer Ausbeulung oder Aufweitung des Rundwickels 2k auf die Hülse k2 Kräfte ausgeübt werden, welche bestrebt sind, die beiden Wandabschnitte ^k und der Hülse k2 auseinander zu drücken, wobei die Einkerbung 60 in der Hülse k2 nach Art eines Scharnieres wirkt. Diese Kräfte werden auch auf die beiden Abreißdrähte ^8, 50 übertragen, welche schließlich aufgetrennt werden und den Rundwickel 2k abschalten.

Die Figuren ka bis c zeigen, daß der gewünschte Abreißeffekt unabhängig davon auftritt, an welcher Stelle sich" eine örtliche Ausbeulung 78 am Rundwickel 2k ausbildet. Der Rundwickel 2k übt in jedem Fall an zwei gegenüberliegenden Stellen radiale Kräfte auf die Hülse k2 aus,

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welche bestrebt sind, den Schlitz k6 aufzuweiten und durch die beiden Abreißdrähte ^8 und 50 auf Zug beanspruchen,

Wenn der Rundwickel 2k zusätzlich ausgast und sich im Leerraum 3^ ein Überdruck bildet, wird sicherheitshalber auch die Sollbruchstelle 62 in der anderen Stromzuleitung 38 aufgetrennt und auch dadurch der Rundwickel abgeschaltet. Der Isolierstreifen 68 verhindert, daß ein Kurzschluß gegen das Gehäuse entstehen oder der an den Abreißdrähten k8, 50 gegebenenfalls entstehende Lichtbogen·ein Loch in das Gehäuse brennen kann.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 sind an der Hülse k2 zwei Abreißdrähte Torgesehen. Dadurch ist erreicht, daß auch nahe an den Stirnseiten des Rundwickels 2k sich- bildende Ausbeulungen zu einem Ansprechen der Abschaltvorrichtung führen. In diesem Fall kann es vorkommen, daß nur einer der beiden Abreißdrähte getrennt wird, während der andere Abreißdraht intakt bleibt. Das ist für die beabsichtigte Funktion unschädlich, weil beide Abreißdrähte kö, 50 in Reihe liegen und bereits ein getrennter Abreißdraht den Kondensatorstromkreis unterbricht.

Bei in Achsrichtung kurz bauenden Rundwickeln kann ein einziger Abreißdraht genügen, um jeder möglichen Verformung des Rundwickels in radialer Richtung Rechnung zu tragen. Bei besonders langen Rundwickeln können aber auch mehr als zwei Abreißdrähte vorgesehen sein, die über die axiale Länge der Hülse k2 verteilt und zweckmäßig ebenfalls in Reihe zueinander geschaltet sind. Anstelle einer konzentrischen Festlegung des Rundwickels 2k samt Hülse k2 im Gehäuse 10 kann die Anordnung auch so getroffen sein, daß die Hülse k2 an der dem Schlitz k6 gegenüberliegenden Seite unmittelbar am Gehäuse anliegt und durch den Isolierstreifen 68 dort schüttelsicher festgehalten ist.

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Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 5 ist der Abreißleiter der Abschaltvorrichtung durch eine Metallschicht 80 gebildet j die mittels einer Schablone in definierter -Form auf eine aus Kunststoff, bestehende Hülse 82 und über deren Schlitz 81+ hinweg aufgespritzt ist. Die Hülse 82 ist an beiden Stirnenden etwas kurzer als der Wickel 2k; nach dem Aufschieben der Hülse 82 auf den Wickel 2k können die beiden weiterführenden Leitungsdrähte 86 und 88 an die den Abreißleiter bildende aufgespritzte Metallschicht angeschweißt bzw. -gelötet werden. Bei dieser Ausführung entfallen die Schweiß- bzw. Lötstützpunkte an den beiden Enden des Abreißleiters 80, wodurch Herstellung und Zusammenbau des Kondensator wesentlich vereinfacht werden. Die Sollbruchstelle der Abschaltvorrichtung ist wie beim vorgeschriebenen Ausführungsbeispiel durch einen geschwächten Querschnitt 90 des Abreißleiters 80 im Bereich des Schlitzes 8k definiert. Die Schwächung des Querschnitts wird hier durch entsprechende Formgebung der Spritzschablone bewirkt.

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 6 sind alle auf einer aus Kunststoff bestehenden geschlitzten Hülse 92 angeordneten Leiter durch Aufspritzen einer Metallschicht hergestellt. Die aufgespritzte Metallschicht bildet wiederum einen den Schlitz der Hülse 92 überbrückenden Abreißleiter 9^5 an dessen beide Enden sich Leiterbahnen 96 und SQ übergangslos anschließen, welche sich bis zu den beiden Stirnseiten der Hülse 92 erstrecken.

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 7 ist eine geschlitzte Hülse 100 so auf einen Wickel 102 aufgeschoben, daß die untere Stirnseite der Hülse 100 bündig mit der unteren Stirnseite des Wickels 102 abschließt. Auf die Hülse 100 ist ein dem Schlitz 10U überbrückende Abreißleiter 106 aufgspritzt,

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von dessen Enden zwei ebenfalls aufgespritzte Leiterbahnen 108 und 110 zu den Stirnseiten der Hülse 100 weiterführen. Auf die Stirnseiten des Wickels 102 sind je eine Kontaktbrücke 112 und \\\ zur' Kontaktierung des Wickels aufgespritzt. Die beiden Kontaktbrücken 112, 11k sowie der Abreißleiter I06 und die Leiterbahnen 108 und 110 können in beliebiger Reihenfolge nacheinander oder gleichzeitig aufgespritzt sein. In jedem Fall wird in einem Arbeitsgang mit dem Spritzen die elektrische Verbindung der unteren Leiterbahnen I08 mit der unteren Kontaktbrücke 11k hergestellt, so daß ein Anschlußdraht und die Arbeitsgänge zur Herstellung zweier Löt- bzw. Schweißstellen entfallen.

Beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel ist am Übergang zwischen der Leiterbahn IO8 und der unteren Kontaktbrücke 11^ eine zweite Sollbruchstelle gebildet, welche im Schadensfall durch den sich aufwölbenden Wickel 102 aufgesprengt wird. Zum erleichterten Aufsprengen dieser Sollbruchstelle kann die äußere Ringkante II8 der unteren Kontaktbrücke 1 1 Ij- örtlich eine leicht angeschrägte Form erhalten. Die im Abschaltaugenblick auftretende Kräfte sind so groß, daß sie den auf der Hülsenstirnfläche haftenden äußeren Randbereich 120 (Figur 8) der Kontaktbrücke 1 1 Ά von der Hülsenstirnfläche oder von dem übrigen Kontaktbrückenteil abtrennen. Dieser, zweite Fall ist in Figur 8 dargestellt, in der ein Segment 122 des Randbereiches 120 vom übrigen Teil der Kontaktbrücke 1 114- beim Auswölben der Hülse 102 abgesprengt wurde. Die obere Kontaktbrücke 112 des Wickels 102 kann vor oder nach den beschriebenen Arbeitsgängen gespritzt werden. An die obere Leitungsbahn 110 und die obere Kontaktbrücke 112 müssen nach wie vor noch je ein Anschlußdraht 123 und 12U angelötet - bzw. angeschweißt werden.

In Figur 9 ist der Wickel 102 nach Figur T in ein aus Aluminium bestehendes Blechgehäuse 125 eingebaut, wobei die

• §645

beiden Stirnseiten des Wickels 102 von zwei Isolierkappen 126 und 128 übergriffen sind, deren Innendurchmesser merklich größer als der Außendurchmesser der Hülse 100 ist. Die Isolierkappen 126, 128 sind je mit einem Ansatz 130 versehen, welche in die Zentralöffnung 132 des Wickels greifen und diesen im Gehäuse 125 zentrieren. Die untere Isolierkappe 128 hat zudem eine zentrale Erhöhung 13^·, auf welcher die untere Kontaktbrücke 11^ des Wickels 102 randfrei aufliegt. Dadurch ist sichergestellt, daß der Durchmesser des Wickels 102 und der Hülse 100 ungehindert um ein zum Trennen der Sollbruchstellen notwendiges Maß zunehmen kann.

Das Gehäuse 12"^ hat oberhalb des Wickels 102 zwei umlaufende Sicken 136 und 138 sowie einen eingebördelten Deckel 1ItO, an welchem zwei Anschlußkontakte Ik2 und 1^U befestigt sind. Der Anschlußkontakt il+2 ist über den Leitungsdraht 123 mit der oberen Kontaktbrücke 112 des Wickels 102 derart verbunden, daß der Leitungsdraht den Raum zwischen Deckel 1J+0 und Kontaktbrücke 112 straff gezogen durchsetzt. Der Anschlußkontakt "\kk ist über den Leitungsdraht 12^4- mit der oberen Leitungsbahn 110 verbunden, welche auf die Hülse 100 aufgespritzt ist. Die beiden Sicken 136 und 138 erlauben eine Längsdehnung des Gehäuses, wenn im Schadensfall die beschriebene Abschaltvorrichtung nicht rechtzeitig anspricht und neben einer Aufweitung des Wickels auch eine Gasbildung im Raum zwischen Wickel und Deckel IkQ eintritt. In diesem Fall reißt auch der Leitungsdraht 123 auseinander, wodurch eine zusätzliche Sicherheit gegeben ist und der Kondensator im Endeffekt zweipolig abgeschaltet wird.

Der Kondensator nach den Figuren 10 und 11 hat eine geschlitzte Hülse 150, die länger als der Wickel 152 des Kondensators bemessen ist und oben ein stückweit über den Wickel 152 axial hervorsteht. Auf die Hülse I50 sind wie bei den anderen Aus-

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führungsbeispielen ein Abreißleiter 1 5U- und zwei Leiterbahnen 156 und 158 aufgespritzt, die je bis an die Stirnseiten der Hülse 150 reichen. Die untere Leiterbahn 158 ist wiederum mit einer unteren Kontaktbrücke 16Ο des Wickels 152 verbunden, während die obere Leiterbahn I56 in einen metallischen Überzug 162 am oberen Stirnrand der Hülse 150 übergeht. Der metallische Überzug 162 ist ebenfalls durch eine aufgespritzte Metallschicht gebildet, welche zweckmäßig in einem Arbeitsgang mit einer oberen Kontaktbrücke I6U des Wickels 152 aufgebracht ist. Kurzschlüsse zwischen dem metallischen Überzug 162 und der oberen Kontaktbrücke 16U- werden durch geeignete Spritzstrahlführung und/oder Abdeckungen vermieden. Gegebenenfalls können solche Kurzschlußbrücken auch nachträglich mechanisch entfernt werden.

Der Wickel 152 und die Hülse 150 sind in ein becherförmiges Gehäuse I66 aus Aluminium eingesetzt und.darin durch eine untere Isolierstoffkappe 168 und einen oberen Deekel 1T0 zentriert festgehalten. Zur Abschirmung der auf der Hülse 150 außen aufgebrachten elektrischen Leiterelemente 15U- bis 158 gegenüber dem metallischen Gehäuse 166 ist eine dünnwandige Kunststoffhülse 172 vorgesehen, welche unten in der Isolier stoffkappe I68 abgestützt und geführt und oben an einer Sicke I7U im Gehäuse zentriert ist. Der Wickel 152 sitzt mit seiner unteren Kontaktbrücke 16Ο auf einem Federelement 176 in Form einer Gummischeibe auf, welche auch zwischen der Isolierstoffkappe 168 und dem Boden 1T8 des Gehäuses I66 angeordnet sein könnte. Der Deckel 170 vereinigt in sich die Funktionen des Gehäuseabschlusses und einer hier nicht vorgesehenen oberen Isolierstoffkappe zur Zentrierung und Abschirmung des Wickels 152 samt Hülse gegenüber dem Gehäuse I66.

Zur Kontaktierung der unteren Kontaktbrücke 1 60 des Wickels 152 mit einem am Deckel I70 befestigten Anschlußstecker I80 ist ein metallischer Federringstreifen 182 vorgesehen, welcher gemeinsam mit dem Anschlußstecker I80 durch einen metallischen Bolzen am Deckel 170 befestigt ist und federnd ■gegen den metallischen Überzug 162 am oberen Stirijrand der Hülse 150 drückt. Der Überzug 162 steht wie schon beschrieben über die Leiterbahnen I56 und 158 sowie über den Abreißleiter 15^· mit der unteren Kontaktbrücke 160 in Verbindung. Auf der oberen Kontaktbrücke 1 Gh liegt ein federnder Druckkontakt 18U auf, welcher im Deckel 170 verschiebbar geführt und mit einem zweiten Anschlußstecker 186 verbunden ist. Bei dieser Ausführung sind überhaupt keine Leitungsdrähte mehr zwischen Wickel 152 und den beiden Anschlußsteckern 180 und 186 vorgesehen.

In den Figuren 12 und 13 ist eine gegenüber den Figuren 10 und 11 abgewandelte Ausführung der Kontaktierung des Kondensatorwickels dargestellt. Bei dieser Ausführung ist der über einen Wickel I88 hochgezogene Rand einer Hül-se I90 nur an zwei gegenüberliegenden Stellen örtlich mit einem metallischen Überzug 192 und 19^· versehen, welche durch schräges Anspritzen mit Hilfe einer Schablone gebildet sind. Der Überzug 192 steht wiederum über ebenfalls aufgespritzte Leiterbahnen und einem Abreißleiter mit einer unteren Kontaktbrücke 196 des Wickels in Verbindung, wogegen der Überzug 19^· unmittelbar in eine obere Kontaktbrücke I98 übergeht. Zur Kontaktierung des Wickels sind an einem Deckel 200 (Fig. 13) zwei Blattfederelemente 20*l· und 206 festgenietet, welche zweckmäßig mit in der Zeichnung nicht sichtbaren, senkrecht zur Zeichnungsebene sich erstreckenden seitlichen Ansätzen versehen sind, welche federnd auf den Überzügen 192 und 19**· aufliegen.

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Bei allen beschriebenen Ausführungsbeispielen kann die Dicke des Abreißleiters im Bereich des Schlitzes der Hülse je nach Wickelgröße und Kondensatorstrom 0,5 bis 1 mm, und die Breite 3 bis 10 mm betragen. Zum Erzwingen definierter Bruchstellen kann ferner der Schlitzquerschnitt der Hülse gemäß Fig. 1h nach innen oder gemäß Figur 15 nach außen verjüngt sein. Um die Haftung des Spritzmetalls in den nichtgeschwächten Bereichen, d. h. außerhalb der Sollbruchstellen auf der Hülse zu- erhöhen, kann die Hülse gemäß Figur 16 insbesondere in der Nähe der Sollbruchstelle 208 mit Löchern 210 versehen sein, in welchem sich das Spritzmetall zusätzlich verankert.

Das Ausführungsbeispiel nach Figur 17 ist ein Leistungskondensator für Wechselspannungsbetrieb, welcher aus insgesamt zwölf Einzelwickeln 210 besteht, die zu drei Gruppen mit je vier Einzelwickeln zusammengefaßt sind. Die Wickel sind auf Holzstäbe 212 aufgeschoben, die ihrerseits durch zwei Holzleisten 21U zusammengehalten werden. Die oberen Wickel 210 sind durch Holzstücke 216 und Ausgleichsscheiben 218 gegen den oberen Gehäuserahmen 220 abgestützt. Der Abstand der Holzstäbe 212 ist so gewählt, daß noch genügend Platz für eine Durchmesservergrößerung der Wickel verbleibt.

Über jeden "Wickel 210 ist eine geschlitzte Hülse 222 geschoben, welche mit einer Abschaltvorrichtung der vorbeschriebenen Art versehen ist, was in Figur 17 schematisch durch den Leitungszug 22^ angedeutet ist. Jeder Wickel ist an den Stirnseiten mit einer aufgespritzten Kontaktbrücke und mit übergesteckten Isolierstoffkappen versehen, welche so ausgebildet sind, daß sie eine Durchmesservergrößerung des Wickels im Schadensfall nicht, behindern. Der Boden der Isostroffkappen ist zweckmäßig so dick, daß wenigstens vor-

übergehend die Abdichtung der Wickelstirnflächen gegen Austreten der Schmelze durch die Kontaktbrücken mechanisch unterstützt wird. Bei mechanisch schwächeren, aber elektrisch ausreichenden Isolierstoffkappen kann eine zusätzliche Preßspan- oder Blechplatte zwischen den Boden der Isolierstoffkappe und die aufgespritzte Kontaktbrücke eingelegt sein. Dies empfiehlt sich deshalb, weil die Holzleisten 21U ebenfalls schmäler sind als 'der Wickeldurchmesser.

Die Verdrahtung der Wickel 210 ist, in dem Schaltbild nach Figur 18 schematisch dargestellt. Dort ist jeder Wickel 210 mit dem Kondensator symbol dargestellt, welches erfindungsgemäß in Reihe mit einer auf Durchmesservergrößerung des Wickels ansprechenden Abschaltvorrichtung 22^ geschaltet ist. Je vier Einzelwickel 210 sind parallel zueinander geschaltet und die drei Parallelschaltungen sind im Dreieck zueinandergelegt, wodurch sich drei Sammelpunkte 226, 228 und 230 ergeben, welche mit Kondensatoranschlüssen 232, 23^ und 236 verbunden sind. In die Verbindungsleitungen können noch auf Überdruck ansprechende Hauptschalter 238 und 2^0 eingesetzt werden, welche als; Kiiiiiil./. I. i c he !!ichf;rung gogen zufällig gleichzeitigen Auül'all mehrerer liinzelwicktil, z. B. durch unsachgemäßen Betrieb des Kondensators, dienen können.

Der Leistungskondensator nach den Figuren 17 und 18 hat gegenüber herkömmlichen Kondensatoren dieser Art den Vorteil, daß anstelle von imprägnierten Wickeln mit Papier-oder Kombinationen von Papier- und Kunststoffbändern als Dielektrika auch nichtimprägnierte Kunststoffwickel verwendet werden können und daß eine Füllung mit Isolierflüssigkeit in einem geschlossenen Gehäuse entfällt. Bei Ausfall eines oder mehrerer Wickel kann der Kondensator mit verringerter Kapazität, wfii torrir b(? i hen , weil jeder schadhaft gewordene Wickel für sich allein abgeschaltet wird.

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Claims

3110P

κ. 664 5

23.2.1981 Ki/Kn

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO Stuttgart 1

Ansprüche

IJ Elektrischer Kondensator, mit einem Wickel aus metallbeschichteten Folien aus isolierendem Stoff, insbesondere Kunststoff, der mindestens in einer Stromzuleitung einen als Abschaltvorrichtung dienenden Abreißleiter enthält, dessen beide Enden an Punkten verankert sind, deren gegenseitiger Abstand sich bei unzulässig hoher Erwärmung des Wickels vergrößert, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verankerungspunkte (52) des Abreißleiters (48, 50) so angeordnet sind, daß ihr in Längsrichtung des Abreißleiters (48, 50) gemessener gegenseitiger Abstand eine Funktion der sich verändernden Größe bzw. Gestalt des Querschnittsprofils des sich verformenden Wickels (24) ist.

2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über den Wickel (2U) ein geschlitzter Ringkörper (42) gesteckt ist, an welchem der Abreißleiter (48, 50) so verankert ist, daß er- den Schlitz (46) überbrückt und sich vorzugsweise mindestens annähernd in Umfangs-

β 6 4

richtung des Wickels (2k) erstreckt.

3. Kondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (2h) als Hülse ausgebildet ist, welche sich mindestens annähernd über die gesamte axiale Länge des Wickels (2k) erstreckt.

■k. Kondensator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Hülse (2U) mindestens zwei den Schlitz (k6) überbrückende Abreißleiter (k8, 50) befestigt sind, welche in Bezug auf eine Sicherheitsabschaltung des Wickels Serienwirkung haben.

5. Kondensator nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß die Abreißleiter (U8, 50) i& der einen Stromzuleitung (Uo) des Wickels in Reihe zueinander angeordnet sind.

6. Kondensator nach einem der Ansprüche 2 bis 5j dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (k2) an einer dem Schlitz (kS) mindestens annähernd diagonal gegenüberliegenden Stelle eine entlang einer Mantellinie verlaufende Einkerbung (6θ) hat.

T- Kondensator nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dessen Wickel in einem becherförmigen Gehäuse angeordnet ist,

311097

dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Gehäuses (10) gegen den Schlitz (U6) des Hingkörpers (U2), den Ahreißleiter (U8, 50) mit der Sollbruchstelle (58) und gegen andere, am Außenumfang des Ringkörpers (U2) liegende elektrische Verbindungen (52, 58) durch einen Streifen (68) aus thermisch stabilem, elektrisch isolierendem und lichtbogenfestem Material abgeschirmt ist.

8. Kondensator nach Anspruch T₅ dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen (68) ein Stück Keramikvlies ist.

9. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen becherförmiges Gehäuse durch einen die elektrischen Anschlüsse des Wickels tragenden Deckel verschlossen und zwischen Deckel und Wickel mit mindestens einer Dehnungssicke versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Wickel {.2k) zum einen Anschluß (J 8) führende Leitung (38) mit einer auf Gasüberdruck im Gehäuse ansprechenden Abschaltvorrichtung (62) und die andere Leitung (Uo) mit einer auf radiales Ausdehnen bzw. Ausbeulen des Wickels (2U} ansprechenden Abschaltvorrichtung (U8, 50, 58) versehen ist.

66 4

10. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abreißleiter (80, Fig. 5) durch eine auf die Hülse (82)' und über den Schlitz (8*0 hinweg in definierter Form aufgespritzte Metallschicht geb'ildet ist.

11. Kondensator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens Teilabschnitte (96,98, Fig. 6) der rom Abreißleiter (9*0 weiterführenden Leitungen durch auf die Hülse (92) aufgespritzte Metallschichten gebildet sind.

12. Kondensator nach Anspruch 11, mit auf die Stirnseiten des Wickels aufgespritzten Anschlußbrücken, dadurch gekennzeichnet, daß der Abreißleiter (106, Fig. 7) und mindestens der von diesem zu der einen· Anschlußbrücke (11h) führende Leitungsabschnitt (IO8) auf der Hülse (IOO)· aus dem Brückenspritzmetall gebildet sind.

13. Kondensator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Abreißleiter (106) und der von diesem zu der einen· Anschlußbrücke (IIU) führende Leitungsabschnitt (I08) nach dem Aufstecken der Hülse (100) auf den Wickel (102) in einem Arbeitsgang mit der Anschlußbrücke (11^) gespritzt sind,

β Ά β

1U. Kondensator nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet j daß die Hülse (100) auf der dem Deckel zugekehrten Stirnseite kürzer als der Wickel (102) ausgebildet und der auf die Hülse (100) aufgespritzte Leitungsabschnitt (110) über einen daran angeschweißten bzw. -gelöteten Draht (12Λ) mit dem zugeordneten Kondensatoranschluß verbunden ist.

15. Kondensator nach Anspruch 1U, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Deckel zugekehrte Stirnseite der Hülse (150, Fig. 11) über den Wickel (152) hervorsteht und mindestens über einen Teil ihres ümfanges mit einem aufgespritzten Metallrand (162) zur Kontaktierung des einen Kondensatoranschlusses (180, Fig. 10) versehen ist.

16. Kondensator nach Anspruch 15s mit auf die Stirnseiten des Wickels aufgespritzten Anschlußbrücken, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallrand (162) der Hülse (150) aus dem Brüekenspritzmetall gebildet und nach dem Aufstecken der Hülse (150) auf den Wickel (152) in einen Arbeitsgang mit der benachbarten Anschlußbrücke (i6l·) des Wickels (152) hergestellt ist.

-G-

17· Kondensator nach Anspruch 15 oder \G , mit "becherförmigem Gehäuse, welches durch eine die Kondensatoranschlüsse tragenden Deckel verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kontaktierung des Metallrands (162) der Hülse (150) mit dem einen Kondensatoranschluß (180) ein am Deckel (170) befestigtes, gegen den Metallrand (162) drückendes Federelement ( 182) vorgesehen ist.

18. Kondensator nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (190, Fig. 12) zwei im Winkel zueinander versetzte und voneinander isolierte Metallrandabschnitte (192, 19*0 hat, von denen der eine, (19^)₅ mit der benachbarten Anschlußbrücke (188) und der andere, (192), über den Abreißleiter mit der anderen Anschlußbrücke (I96) verbunden

19. Leistungskondensator für Wechselspannungsbetrieb (Phasenschieber), mit einem Gehäuse, das mehrere Einzelwickel aus metallisiertem Polypropylen enthält, und mit den Gattungsmerkmalen des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Einzelwickel (210) des Kondensators mit einem nach einem der Ansprüche 1 bis I9 ausgebildeten Abschalteinrichtung (22M versehen ist.