DE3434255A1 - Elektrischer wickelkondensator - Google Patents

Elektrischer wickelkondensator

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DE3434255A1
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DE
Germany
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metal layers
foils
auxiliary electrodes
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wound capacitor
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Withdrawn
Application number
DE19843434255
Other languages
English (en)
Inventor
Karl-Heinz 7922 Herbrechtingen Schindhelm
Werner 7920 Heidenheim Vogel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Publication of DE3434255A1 publication Critical patent/DE3434255A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/32Wound capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Description

  • Elektrischer Wickelkondensator
  • Die Erfindung betrifft einen elektrischen Wickelkondensator, der aus beidseitig mit regenerierfähig dünnen Metallschichten versehenen Belag-Trägerfolien und zwischen den Belag-Trägerfolien angeordneten unbeschichteten Kunststoffolien besteht, bei dem die unbeschichteten Kunststoffolien schmaler als die Belag-Trägerfolien sind und bei dem die Metallschichten der Beläge über an den Stirnseiten des Wickels angeordnete Schoopschichten kontaktiert sind.
  • In selbstheilenden Kondensatoren dienen dünne, regenerierfähige Metallschichten als Elektroden, die in Vakuumbedampfungsanlagen auf die Belag-Träger folien aufgebracht werden. Die Verbindung zwischen diesen dünnen Metallschichten und den äußeren Zuleitungen des Kondensators erfolgt durch die Schoopschichten, die z.B. durch Flammspritzverfahren auf den Stirnseiten der Kondensatorwickel erzeugt werden.
  • Die Güte der elektrischen Verbindung zwischen Metall und Schoopschicht hängt wesentlich vom Belagträgermaterial ab. So läßt sich beispielsweise bedampftes Papier relativ problemlos durch das Schoopverfahren in ausreichender Güte kontaktieren. Die Kontaktierbarkeit der Metallschichten wird jedoch wesentlich erschwert, wenn anstelle des Papiers Kunststoffolien als Belagträgerfolien eingesetzt werden.
  • Derartige Belagträgermaterialien reagieren sehr empfindlich auf die thermische Beanspruchung beim Schoopvorgang. Diesem Umstand wird durch schonendere und aufwendigere Kontaktierungprozesse Rechnung getragen, z.B.
  • durch eine intermittierende Schoopung auf Drehtellern.
  • Die Kontaktierbarkeit wird weiter erschwert, wenn Wickel mit größeren Durchmessern kontaktiert werden sollen. Da die Folien mit Versatz gewickelt werden1 um Kurzschlüsse zwischen gegenpoligen Elektroden zu verhindern, addieren sich die beim Wickeln entstehenden Folienzugspannungen derart, daß die Wickel im Versatzbereich der Wickelstirnseiten starke Einschnürungen aufweisen. Hierdurch wird die Kontaktierung der innen liegenden, d.h.
  • der auf der konkaven Wickelseite angeordneten, Metallschichten zusätzlich erschwert, wenn nicht gar verhindert. Deshalb werden alle einseitig bedampften Kunststoffolien beispielsweise nur so gewickelt, daß die Metallschichten außen, d.h. auf der konvexen Wickelseite liegen.
  • Bei Wickelaufbauten, die aus beschichteten Belagträgerfolien und unbeschichteten Dielektrikumsfolien bestehen, sind Metallschichten aber auch auf der innen liegenden konkaven Wickelseite angeordnet.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kondensator der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem auch ohne aufwendige Kontaktierungsprozesse und bei eventuell entstehenden Einschnürungen im Versatzbereich der Wickelstirnseiten eine einwandfreie Kontaktierung der auf der konkaven Wickelseite angeordneten Metallschichten gewährleistet ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die auf der konkaven Wickelseite einer Belagträgerfolie angeordneten Beläge zusätzlich über auf der konvexen Wickelseite einer zweiten Belagträgerfolie im Randbereich der Folie angeordnete Hilfselektroden kontaktiert sind und daß die Hilfselektroden von den als Hauptelektroden dienenden Metallschichten durch Isolierstreifen getrennt sind.
  • Die Breite der Hilfselektroden bzw. der Isolierstreifen beträgt vorzugsweise zwischen 0,5 und 2,5 mm.
  • Die Vorteile des Gegenstandes der Erfindung werden anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • In der dazugehörenden Zeichnung zeigen Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau eines Kondensatorwickels mit im feldfreien Raum angeordneten Belagträgerfolien und Fig. 2 den prinzipiellen Aufbau eines Kondensatorwickels bei dem die Belagträgerfolien im wesentlichen dielektrisch wirksam sind.
  • In der Fig. 1 ist ein Teilausschnitt eines Schnittbildes durch einen Kondensatorwickel in nichtmaßstabsgerechter Größe dargestellt. Um den Aufbau besser erkennen zu können, sind in der Fig. die einzelnen Folien, die im fertigen Wickel ohne Zwischenraum aneinander liegen, mit Zwischenraum dargestellt. Der Wickelaufbau besteht aus Belagträgerfolien 1, 2 die beidseitig mit Metallschichten 3, 4 bzw. 5, 6 versehen sind, die als Hauptelektro- den dienen. Diese Metallschichten 3, 4 bzw. 5, 6 sind an den Stirnseiten, also auf der rechten bzw. linken Seite der Figur durch Schoopschichten kontaktiert. Durch diesen Aufbau ergibt sich, daß die Belagträgerfolien 1, 2 im feldfreien Raum angeordnet sind. Als Dielekrikum dienen im Kondensator unbeschichtete Kunststofffolien 7, 8 , die zwischen den Belagträgerfolien angeordnet sind. Um eine sichere Kontaktierung der Hauptelektroden 3, 4 bzw. 5, 6 durch die Schoopschichten zu gewährleisten, müssen die dielektrisch wirksamen Folien 7, 8 schmaler als die Belagträgerfolien 1, 2 sein.
  • Hierdurch ergibt sich im Stirnseitenbereich des Kondensatorwickels ein Materialdefizit, das zu den vorstehend beschriebenen Einschnürungen führen kann. An den auf der konkaven Wickelseite angeordneten Metallschichten treten dann bei den bekannten Kondensatoraufbauten die beschriebenen Kontaktierungserschwernisse auf, so daß hier nur eine ungenügende Kontaktierungsqualität erreicht wird. Als Folge zeigt sich insbesondere bei größeren Wickeleinheiten ein erhöhter Verlustfaktorwert. Im Dauerversuch neigen solche Kondensatoren zu Totalausfällen durch Schrumpfen des Wickels. Dieser Wickelschrumpf resultiert aus der Aufheizung des Wickels über die Metallschichten der Beläge durch die ungenügende Belagskontaktierung. Solche Schrumpfeffekte können entweder bereits beim ersten Anlegen der Spannung auftreten; es gibt aber auch Fälle, wo diese Erscheinung erste nach einigen hundert Betriebsstunden auftritt.
  • Um diesen Schwierigkeiten abzuhelfen, weist der erfindungsgemäße Kondensatoraufbau Hilfselektroden 9, 10 bzw. 11, 12 der Breite y auf den Belagträgerfolien 1, 2 auf. Die Hilfselektroden 9 bis 12 sind von den Hauptelektroden 3 bis 6 durch Isolierstreifen der Breite x getrennt, damit kein elektrischer Kurzschluß zwischen gegenpoligen Metallschichten entstehen kann.
  • Wenn nun beispielsweise die Metallschichten 5 und 3 auf der innen liegenden konkaven Wickelseite angeordnet sind, ergibt die beschriebene Einschnürung, daß die Belagträgerfolien 1, 2 im Randbereich nach unten "umknicken", wodurch sich die Kontaktierungsschwierigkeiten für die Metallschichten 5 bzw. 3 ergeben. Gleichzeitig hiermit liegt aber die Hilfselektrode 10 auf der konvexen Wickelseite und wird somit durch die Schoopschicht gut kontaktiert. Bei Einschnürungen kommen nun die Hauptelektrode 5 und die Hilfselektrode 10 aufeinander zu liegen, so daß die Hilfselektrode 10 für den Nachbarbelag 5 wirksam wird. Durch den Berührungskontakt wird damit über die gesamte Wicklungslänge hinweg die Kontaktierungsbelastbarkeit des benachbarten auf der konkaven Wickelseite angeordneten Innenbelags 5 wesentlich verbessert.
  • Auch große Wickeleinheiten zeigen konstant niedrige Verlustfaktoren bis zu hohen Feldstärken (2,5 UN) und bleiben im Dauerversuch stabil.
  • Die Belagträgerfolien 1, 2 bestehen beispielsweise aus beidseitig mit Aluminium bedampften 8 pm Polypropylenfolien und die dielektrisch wirksamen Kunststoffolien 7, 8 bestehen aus 6 pm dickem Polypropylen.
  • In der Fig. 2 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Belagträgerfolien 13, 14 auf beiden Seiten mit versetzt angeordneten Metallschichten 15 bis 18 bedampft sind. Hierdurch befinden sich auch die Belagträgerfolien 13, 14 im elektrischen Feld und sind daher dielektrisch wirksam. Im Randbereich der Belagträgerfolien 13, 14 sind die Hilfselektroden 19 bis 22 der Breite y angeordnet, die von den Hauptelektroden 15 bis 18 durch Isolierstreifen der Breite x getrennt sind. Zwischen den Belagträgerfolien 13, 14 sind unbedampfte Kunststoffolien 23, 24 angeordnet. Die Hilfselektroden 19 bis 22 haben die gleiche Wirkung, die in der Fig. 1 beschrieben wurde. Wenn beispielsweise die Metallschicht 17 "innen" angeordnet und somit durch die Schoopschicht schlecht kontaktierbar ist, erfolgt die Kontaktierung durch Berührungskontakt über die "außen" angeordnete und damit gut kontaktierbare Hilfselektrode 20.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 bestehen die Belagträgerfolien 13, 14 beispielsweise aus beidseitig versetzt mit Aluminium bedampften 12 um Polypropylenfolien und die unbedampften Folien 23, 24 aus 6 pm Polypropylen.
  • Die Breite y der Hilfselektroden und die Breite x der Isolierstreifen beträgt vorzugsweise 0,5 bis 2,5 mm wobei jedoch Hilfselektroden und Isolierstreifen nicht die gleiche Breite aufweisen müssen. Die jeweils erforderliche Breite wird durch die elektrischen Eigenschaften gegeben, so daß beispielsweise bei höheren Nennspannungen UN auch größere Breiten erforderlicn sind.
  • Die in den Figuren auf den "Innenseiten" der Belagträgerfolien angeordneten Hilfselektroden sind für die Kontaktierung ohne Bedeutung, jedoch weisen derartig symmetrisch bedampfte Folien den Vorteil auf, daß man beim Wickeln nicht auf "Außen"- bzw.
  • "Innenseite" achten muß.
  • Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, daß durch die erfindungsgemäß angeordneten Hilfselektroden ein Versatz beim Wickeln nicht mehr erforderlich ist.
  • Deshalb weisen die Kondensatoren gemäß der Erfindung kleinere Abmessungen als die herkömmlichen Kondensatoren auf.
  • 3 Patentansprüche 2 Figuren

Claims (3)

  1. Patentansprüche Elektrischer Wickelkondensator, der aus beidseitig mit regenerierfähig dünnen Metallschichten versehenen Belagträgerfolien und zwischen den Beiagträgerfolien angeordneten unbeschichteten Kunststoffolien besteht, bei dem die unbeschichteten Kunststoffolien schmaler als die Belagträgerfolien sind und bei dem die Metallschichten der Beläge über an den Stirnseiten des Wickels angeordnete Schoopschichten kontaktiert sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die auf der konkaven Wickelseite einer Belagträgerfolie angeordneten Beläge zusätzlich über auf der konvexen Wickelseite einer zweiten Belagträgerfolie im Randbereich der Folie angeordnete Hilfselektroden kontaktiert sind und daß die Hilfselektroden von den als Hauptelektroden dienenden Metallschichten durch Isolierstreifen getrennt sind.
  2. 2. Elektrischer Wickelkondensator nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Breite der Hilfselektroden 0,5 bis 2,5 mm beträgt.
  3. 3. Elektrischer Wickelkondensator nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Breite der Isolierstreifen 0,5 bis 2,5 mm beträgt.
DE19843434255 1984-09-18 1984-09-18 Elektrischer wickelkondensator Withdrawn DE3434255A1 (de)

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