DE3228804A1 - Dielektrisches medium - Google Patents
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Description
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein dielektrisches Medium, das in Kondensatoren verwendbar ist.
Seit vielen Jahren sind Epoxide als Säurespülmittel in dielektrischen Medien verwendet worden. Vor dem Verbot
der Verwendung von mehrfach-chlorierten Diphenylen wurden in Verbindung mit diesen zur Reduzierung der
Sauerkeit und damit verbundener dielektrischer Ausfälle geringe Mengen von Epoxiden verwendet. Nach dem Verbot
von mehrfach-chlorierten Diphenylen wurden als Ersatz für diese Stoffe viele Alternativen in Betracht gezogen.
Verschiedene geeignete und quasi geeignete Verbindungen wurden als Ersatz für mehrfach-chlorierte Biphenyle gefunden.
In diesem Zusammenhang wurden Experimente durchgeführt, um festzustellen, ob Epoxide auch mit diesen
Verbindungen als Säurespülmittel geeignet sind. In vielen Fällen hat sich gezeigt, daß Epoxide in kleinen
Mengen tatsächlich weiter als Säurespülmittel wirken. Eine derartige fortlaufend als dielektrisches Medium
verwendete Verbindung, für welche geringe Mengen eines Epoxid-Zusatzes günstig wirkt, ist Dioctylphthalat.
Eine weitere geeignete dielektrische Verbindung ist eine Mischung aus Phenylxylylethyn und einer organischen
Phosphorverbindung, wie beispielsweise einem Phosphat oder einem Phosphit. Diese Kombination ist in der
US-PS 4 053 941 in Verbindung mit verschiedenen Epoxid-Zusätzen beschrieben, welche in Mengen zwischen 0,5 und
5 Gew.-% der Gesamtmischung verwendet werden. Generell ist dabei die beschriebene organische Phosphorverbindung
zur Verbesserung der Dielektrizitätskonstante des Mediums erforderlich, da die Dielektrizitätskonstante des Phenylxylylethyns
in der Praxis für Kondensatoren einen zu kleinen Wert besitzt.
Ist die Dielektrizitätskonstante zu klein, so tritt gegenüber einem Dielektrikum mit einer höheren Dielektrizitätskonstante
unter elektrischer Belastung leichter ein dielektrischer Durchbruch auf. Um eine Verbindung mit
einer kleinen Dielektrizitätskonstanten als Dielektrikum verwenden zu können, muß deren elektrische Belastung stark
beschränkt werden. Im Falle eines Kondensators bedeutet dies, daß der Abstand zwischen den Elektroden im Hinblick
auf den praktischen volumetrischen Wirkungsgrad zu groß gemacht werden muß. Es ist daher zweckmäßig, daß in
Kondensatoren zu verwendende dielektrische Medien hohe Werte mit der Dielektrizitätskonstanten besitzen, um den
volumetrischen Wirkungsgrad und die elektrische Belastbarkeit von Kondensatoren mit derartigen Medien zu verbessern.
Die Erfindung sieht zu diesem Zweck ein dielektrisches Medium in Form einer Mischung einer Diarylethan-Verbindung
und 10 bis 80 VoI.-% eines Epoxid-Zusatzes vor.
Erfindungsgemäß wird daher die Dielektrizitätskonstante von Diarylethan-Verbindungen, wie beispielsweise Phenylxylylethan
durch Einbringen eines Epoxid-Zusatzes in einer größeren Menge wie bisher üblich verbessert.
Weitere Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in
Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren ^O der Zeichnung dargestellten Kondensator-Ausführungsformen
näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Ausführungsform eines Wechselspannungskondensator-Elektrodenwickels
; und
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines vollständigen
Kondensators mit der Elektrodenanordnung nach Fig. 1.
Figur 1 zeigt einen Wechselspannungskondensator-Wickel-1^
körper 10. Dieser Kondensatorkörper 10 enthält ein Paar von dielektrischen Schichten 11 und 12 mit daraufliegenden
Elektroden 13 und 14. Diese Elektroden 13 und 14 sind aus einem geeigneten Leiter, wie beispielsweise
Aluminium hergestellt. Zur Vermeidung eines elektrischen Kurzschlusses zwischen den Elektroden sind Ränder 15 und
16 vorgesehen. An den Elektroden 13 und 14 sind vom gleichen Ende des Kondensatorkörpers 10 ausgehende Anschlußleiter
23 und 24 befestigt. Ein geeignetes Leitermaterial
ist beispielsweise verzinntes Kupfer. 20
Die dielektrischen Schichten 11 und 12 sollten eine hohe
dielektrische Festigkeit, zur Vermeidung einer überhitzung einen kleinen Verlustfaktor, einen großen Betriebstemperaturbereich, sowie chemische Widerstandsfähigkeit
gegen das dielektrische Medium besitzen sowie frei von nadeiförmigen Löchern und leitenden Partikeln sein.
Geeignete Materialien für die dielektrischen Schichten 11
und 12 sind beispielsweise Papier, eine Kombination aus einer Papier- und einer Polymer-Schicht oder Polymer-Schichten.
Ein gebräuchliches Material für einen Polymer-Film ist Polypropylen.
Gemäß Fig. 2 ist der Kondensator-Elektrodenkörper 10 zur Bildung eines Kondensators 41 vorzugsweise dicht in ein
Gehäuse 40 eingebracht. Der Kondensator 41 umfaßt dabei
das Gehäuse 40 sowie Anschlüsse 42 und 43. Der Kondensator-Elektrodenkörper
10 ist im Gehäuse 40 enthalten. Der Anschlußleiter 23 steht mit dem Anschluß 42 in Kontakt,
während der verbleibende Anschlußleiter 24 mit dem Anschluß 43 in Kontakt steht.
Nach dem Einbringen des Kondensatorkörpers 10 in das
Gehäuse 40 wird ein dielektrisches Medium gegebenenfalls durch ein Loch 44 in einem Gehäusedeckel zur Imprägnierung
eingebracht. Wie bereits^.ausgeführt, wird das di-
elektrische Medium durch eine Mischung einer Diarylethan-Verbindung,
wie beispielsweise Phenylxylylethan und 10 bis 80 Vol.-% einer Epoxid-Verbindung gebildet.
Eine derartige Epoxid-Verbindung, welche sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als zweckmäßig erwiesen hat,
ist 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexancarboxylat.
Die bevorzugte Menge des Epoxids ist 30 Vol.-% der gesamten dielektrischen Mischung. Die aufbereitete
Mischung wird durch eine Chromatographensäule mit Bleich-
erde oder Aluminium geschickt und sodann in einem evakuierten Ofen mittels Wärme getrocknet. Das Medium kann sodann
in den Kondensator und/oder das Gehäuse eingebracht werden, wobei vorzugsweise Wärme sowie eine abwechselnde
Evakuierung und ein Aufbau von Atmosphärendruck zur
Anwendung kommen, um die gesamte im Kondensatorgehäuse und im Kondensatorelektrodenkörper 10 verbliebene Luft
auszutreiben.
Es wurden Testkondensatoren mit identischen Abmessungen 30
und Plattengrößen für identische Nennkapazität hergestellt. Diese Kondensatoren wurden in einem Falle mit einer
Diarylethan-Verbindung und im anderen Falle mit einer Diarylethan-Verbindung zusammen mit dem bevorzugten Epoxid-
Zusatz in der bevorzugten Menge von 30 Vol.-% imprägniert. 35
Alle Kondensatoren enthielten auch eine geringe Menge
eines thermischen Stabilisators, der durch die Firma Ethyl Corporation unter dem Handelsnamen Ethyl
vertrieben wird, sowie eine geringe Menge eines phenolischen
Antioxidationsmittels. Ein Anfangstest zeigte, daß die mit dem Epoxid-Zusatz imprägnierten Kondensa-·
toren eine wenigstens 20 % größere Kapazität als die Kondensatoren ohne Epoxid besaßen. Bei einem Lebensdauertest
der Kondensatoren über 1000 h bei 1000C unter elektrischer Belastung behielten die mit Epoxid
1^ imprägnierten Kondensatoreruillese .JJerte. Der Zusatz von
30 Vol.-% des Epoxids zum dielektrischen Medium mit sonst kleiner Dielektrizitätskonstante ermöglicht somit
die Verbesserung der Gesamt-Dielektrizitätskonstante der Mischung auf einen für die praktische Verwendung
geeigneten Wert.
Claims (5)
1. Dielektrisches Medium, gekennzeichnet durch eine Mischung
einer Diarylethan-Verbindung und 10 bis 80 VoI.-% eines Epoxid-Zusatzes.
2. Dielektrisches Medium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Diarylethan-Verbindung Phenylxylylethan ist.
3. Dielektrisches Medium nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Epoxid-Zusatz 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexancarboxylat
ist.
4. Dielektrisches Medium nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Epoxid-Zusatz in einer Menge von etwa 30 Vol.-% des Mediums enthalten ist.
5. Kondensator, dadurch gekennzeichnet, daß er ein dielektrisches Medium nach einem der Ansprüche 1 bis
enthält.
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Also Published As
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| US4420791A (en) | 1983-12-13 |
| CA1172440A (en) | 1984-08-14 |
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