DE4304692C2 - Wickelkondensator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wickelkondensator mit innerer Reihenschaltung von Kondensatorelementen mit zwei übereinanderliegenden metallisierten Kunststoffilmen, von denen der eine Kunststoffilm einen ersten Metallbelag und einen von diesem durch einen metallfreien Isolierstreifen getrennten zweiten Metallbelag trägt, wobei der erste und der zweite Metallbelag mit jeweils einem von zwei metallisierten Randstreifen für die Verbindung des Belages mit einer Schoopschicht des Kondensators verbunden ist und der andere Kunststoffilm einen den ersten und den zweiten Metallbelag wenigstens im wesentlichen überdeckenden dritten Metallbelag trägt, der über die gesamte Länge des ihn tragenden Kunststoffilmes hin durchgehend verläuft und von den Schoopschichten des Kondensators durch metallfreie Randstreifen getrennt ist.

DE-OS 39 13 611 offenbart einen derartigen Wickelkondensator, bei dem der Isolierstreifen so auf dem einen Kunststoffilm angeordnet ist, daß er parallel zur Wickelrichtung des Kunststoffilms verläuft und die Streifen im allgemeinen zueinander parallele Streifenränder aufweisen. Alternativ wurde zur Festlegung des Ortes der Überschlagsstrecke vorgeschlagen, entlang des Isolierstreifens Engstellen in Form von Vorsprüngen der metallisierten Randstreifen vorzusehen, wodurch die Herstellung der Isolierstreifen aufwendiger wird.

Wird ein derartiger Wickelkondensator in einen Wechselstromkreis eingesetzt, so fließt der gesamte Strom zwischen den beiden hintereinandergeschalteten Teilkondensatoren über den Verbindungsbereich des dritten Metallbelages, von dem der metallfreie Isolierstreifen zwischen dem ersten und dem zweiten Metallbelag überdeckt wird. Der Verbindungsbereich ist dabei mit einer hohen Stromdichte belastet, die einerseits zu einer Erwärmung des Wickelkondensators führt und andererseits eine hohe elektrische Randfeldstärke zwischen dem Verbindungsbereich des dritten Metallbelages und des ersten bzw. zweiten Metallbelages hervorruft, die ihrerseits zum Abbau des dritten Metallbelages in dem Verbindungsbereich sowie des ersten bzw. des zweiten Metallbelages in dessen Randbereich führt. Der Abbau des dritten Metallbelages im Verbindungsbereich hat eine Verschlechterung des Verlustfaktors des Wickelkondensators zur Folge, während der Abbau des ersten bzw. zweiten Metallbelages zu einer Kapazitätsverminderung des Kondensators führt. Ferner muß damit gerechnet werden, daß der erwähnte Abbau der Metallbeläge im Prüfbetrieb - z. B. bei Impulsspannungsprüfungen - im Vergleich zu dem normalen Betrieb in einem bedeutend erhöhten Maße stattfindet.

Aus der EP 0228924 B1 ist ein Wickelkondensator der genannten Art bekannt, bei dem der dritte Metallbelag in dem Verbindungsbereich verstärkt ausgebildet ist. Durch diese Verstärkung wird der Widerstandswert des Metallbelages im Verbindungsbereich und dadurch die Stromdichte in demselben verringert, was zu einer Verminderung der Erwärmung des Kondensators sowie zu einem verringerten Abbau der Metallbeläge führt. Diese Ausführungsform des Wickelkondensators erfordert jedoch, daß der Verbindungsbereich des dritten Metallbelages bei der Herstellung des Kondensators in einem gesonderten Verfahrensschritt verstärkt wird.

Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, einen Wickelkondensator der eingangs genannten Art zu schaffen und derart auszubilden, daß die Stromdichte im Verbindungsbereich und dadurch die Erwärmung des Wickelkondensators und der Abbau der Metallbeläge des Kondensators in einfacher Weise verringert werden.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der metallfreie Isolierstreifen derart verläuft, daß die entlang des Isolierstreifens gemessene Streifenlänge desselben größer ist als die in Wickelrichtung gemessene Gesamtlänge desselben.

Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag wird erreicht, daß die Streifenlänge des Isolierstreifens durch dessen Verlauf in einer insgesamt ungeraden Linie im Vergleich zu einem Isolierstreifen, der in einer geraden Linie in Wickelrichtung des Kondensators verläuft, vergrößert wird. Durch diese Vergrößerung der Streifenlänge des Isolierstreifens wird die entlang des Verbindungsbereichs gemessene Länge desselben ebenfalls vergrößert, da dieser eben dem den Isolierstreifen überdeckenden Bereich des dritten Metallbelages entspricht. Die Erhöhung dieser Länge des Verbindungsbereichs, der vom Strom im wesentlichen quer zu dessen Längsrichtung durchflossen wird, bewirkt, daß der Widerstandswert des Verbindungsbereichs verringert wird. Dies hat eine Verringerung der Stromdichte im Verbindungsbereich zur Folge, so daß die Erwärmung des Kondensators und der Abbau der Metallbeläge vermindert werden. Mit diesem Verlauf des Isolierstreifens wird ferner erreicht, daß die Wärmeentwicklung des Kondensators im Gegensatz zu der herkömmlichen durchgehend geraden Ausführungsform des Isolierstreifens nicht in der Mitte des Kondensators konzentriert, sondern teilweise oder ganz über die Breite des Kondensators hin verteilt stattfindet.

Der Widerstandswert des Verbindungsbereichs wird proportional zu der Erhöhung der entlang des Verbindungsbereichs gemessenen Länge desselben verringert, so daß bereits eine geringe Erhöhung dieser Länge des Verbindungsbereichs zu einer wirksamen Reduzierung der Stromdichte im Verbindungsbereich und dadurch zu einer Verminderung der Erwärmung des Kondensators und des Abbaus der Metallbeläge führt. Um die Stromdichte in dem Verbindungsbereich auf einen technisch befriedigenden Pegel zu reduzieren, wird erfindungsgemäß bevorzugt, daß die Streifenlänge des Isolierstreifens, von der die entlang des Verbindungsbereichs gemessene Länge desselben bestimmt wird, wenigstens 120%, vorzugsweise wenigstens 140% der Gesamtlänge jedes der Metallbeläge in Wickelrichtung beträgt.

Der insgesamt ungerade Verlauf des Isolierstreifens kann im Prinzip mit beliebiger Linienführung ausgebildet sein. Um die beiden Teilkondensatoren des Wickelkondensators mit gleichen Kapazitätswerten auszustatten, wird jedoch ein solcher Verlauf des Isolierstreifens bevorzugt, durch den der erste Metallbelag und der zweite Metallbelag die gleiche Flächengröße aufweisen. Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, wenn der metallfreie Isolierstreifen sinusförmig, zickzackförmig oder mäanderförmig in Wickelrichtung des Kondensators fortschreitend verläuft.

Wird an einem derartigen Kondensator eine Spannung angelegt, die die maximal erlaubte Spannung überschreitet, beispielsweise als Folge eines Blitzschlages oder bei Schaltvorgängen im angeschlossenen Netz, kann es zu einem Durchschlag bzw. Kurzschluß in einem oder beiden der Teilkondensatoren kommen. Dies hat zur Folge, daß durch den Kondensator ein entsprechend hoher Strom fließt, was zu Folgeschäden in der Schaltung führen kann, in die der Kondensator eingesetzt ist. Versieht man den Kondensator z. B. mit einer integrierten Sicherung, so bringt im Falle eines Durchschlages der von diesem hervorgerufene erhöhte Strom die Sicherung zum Schmelzen. Obwohl hierdurch die Folgeschäden in der Schaltung vermieden werden, wird der Wickelkondensator selbst nach dem Durchschlag unbrauchbar und muß durch einen anderen ersetzt werden.

Daher wird der erfindungsgemäße Wickelkondensator in einer bevorzugten Ausführungsform so ausgebildet, daß ein sicheres Abschalten des mit einem Durchschlag bzw. Kurzschluß behafteten Teils des Wickelkondensators gewährleistet wird, ohne daß der Wickelkondensator total ausfallen würde. Außerdem wird der Kondensator auch vor einer aktiven Entflammung geschützt. Dies wird bei dieser Ausführungsform dadurch erreicht, daß der metallfreie Isolierstreifen derart verläuft, daß aus dem ersten und zweiten Metallbelag eine Mehrzahl von gesonderten in Wickelrichtung des Kondensators einander abwechselnd aufeinanderfolgenden ersten bzw. zweiten Metallbelagsegmenten gebildet werden. Diese Ausführungsform des Wickelkondensators wird dadurch verwirklicht, daß der Isolierstreifen abwechselnd von dem einen metallisierten Randstreifen zu dem anderen metallisierten Randstreifen hin und her verläuft, so daß die Metallbelagsegmente jeweils vollständig von dem metallfreien Isolierstreifen und einem jeweiligen Abschnitt des betreffenden metallisierten Randstreifens umgrenzt werden und jeweils über einen der metallisierten Randstreifen des Wickelkondensators miteinander verbunden bleiben. Die einzelnen Metallbelagsegmente bilden dabei mit dem dritten durchgehenden Metallbelag einzelne Elementarkondensatoren, die an ihren nicht mit den metallisierten Randstreifen verbundenen Polen über den Verbindungsbereich des dritten Metallbelages elektrisch miteinander verbunden sind. Dementsprechend wird der Wickelkondensator bei dieser Ausführungsform von zwei ihrerseits in Reihe geschalteten Parallelgruppen von Elementarkondensatoren gebildet.

Tritt infolge einer Überspannung in einem der Elementarkondensatoren der Parallelgruppen ein Durchschlag auf und wird dadurch die Parallelgruppe, in der der fehlerhafte Elementarkondensator vorhanden ist, kurzgeschlossen, so entladen sich über diesen auch die anderen Elementarkondensatoren derselben Parallelgruppe. Auch die Elementarkondensatoren der anderen Parallelgruppe laden bzw. entladen sich in Abhängigkeit von der Phasenlage über den fehlerhaften Elementarkondensator, und zwar mit zweifachem Strom. Der momentan auftretende Spitzendurchschlagstrom, der Spitzenentladestrom der Elementarkondensatoren der Parallelgruppe, in der der fehlerhafte Elementarkondensator vorhanden ist, und der zweifache Lade- bzw. Entladestrom der anderen Parallelgruppe fließen durch den Elementarkondensator mit Durchschlag bzw. Kurzschluß, wodurch das an einen der metallisierten Randstreifen angeschlossene Metallbelagsegment, von dem der fehlerhafte Elementarkondensator gebildet wird, verdampft. Demzufolge wird der Elementarkondensator mit Durchschlag bzw. Kurzschluß abgeschaltet, jedoch bleibt der Wickelkondensator, wenn auch unter Verlust der Kapazität dieses Elementarkondensators, insgesamt funktionsfähig.

Verglichen mit dem normalen Strom in einem Elementarkondensator fließt also in diesem im Falle eines Durchschlages ein 2·n-mal erhöhter Strom, wobei n die Anzahl der Elementarkondensatoren in dem Wickelkondensator ist. Wegen dieses deutlich erhöhten Stromes bedarf es bei dem erfindungsgemäßen Wickelkondensator nicht einer speziellen Ausbildung eines als Sicherung wirkenden gesonderten Reihenwiderstandes jeweils in Reihe mit den ersten und den zweiten Metallbelagsegmenten des einen Kunststoffilmes im Bereich des metallisierten Randstreifens, um den fehlerhaften Elementarkondensator sicher abzuschalten. Um den verdampften Teil des betroffenen Metallbelagsegments zu beschränken bzw. die Verdampfung an definierter Stelle des Metallbelagsegments im Bereich des Randstreifens stattfinden zu lassen wird erfindungsgemäß jedoch bevorzugt, wenn der Widerstand der ersten und der zweiten Metallbelagsegmente im Bereich der metallisierten Randstreifen am größten ist.

Das Erfordernis, daß der Widerstand der ersten und der zweiten Metallbelagsegmente im Bereich der metallisierten Randstreifen am größten ist, kann durch eine entsprechende Änderung der Dicke dieser Metallbelagsegmente - oder ggf. durch entsprechende Verwendung von Materialien mit unterschiedlichen spezifischen Widerständen für die Metallisierung der Metallbeläge - im Bereich des jeweiligen Randstreifens erreicht werden. Erfindungsgemäß wird es jedoch vorgezogen, daß die Dicke der ersten und zweiten Metallbelagsegmente über ihre gesamte Fläche hin konstant ist und ihre in Wickelrichtung gemessene Länge im Bereich der metallisierten Randstreifen am kleinsten ist.

Zu diesem Zweck verläuft der metallfreie Isolierstreifen bevorzugt derart, daß die ersten und die zweiten Metallbelagsegmente des ersten bzw. des zweiten Metallbelages jeweils die Form eines Trapezes aufweisen und die Trapezschmalseiten der ersten und der zweiten Metallbelagsegmente sich parallel zur Wickelrichtung des Kondensators erstrecken und an den jeweiligen metallisierten Randstreifen angrenzen. Durch diese Ausführungsform des Wickelkondensators wird nicht nur erreicht, daß im normalen Betrieb und auch im Falle eines Durchschlages bzw. Kurzschlusses die Stromdichte in dem den lang ausgebildeten Isolierstreifen überdeckenden Verbindungsbereich des dritten Metallbelages stark herabgesetzt wird, was zur Reduzierung des Abbaus der Metallbeläge, Verminderung der Erwärmung des Kondensators sowie zu einer verbesserten Verteilung der Wärmeentwicklung in dem Kondensator führt, sondern auch, daß die Verdampfung des betroffenen Metallbelagsegments auf einen kleinen Bereich dieses Belagsegments entlang des metallisierten Randstreifens begrenzt wird.

Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wickelkondensators kann dieser mit wenigstens einer oder mehreren internen Überschlagsstellen bzw. -strecken versehen werden, die ein Durchschlagen des Kondensators bei dessen Überlastung - wenigstens bei Überschlägen kleinerer Energie - zuverlässig vermeiden. Zu diesem Zweck wird die Streifenbreite des Isolierstreifens in solchen Abschnitten desselben, die an den metallisierten Randstreifen angrenzen, im Vergleich zu der Streifenbreite des Isolierstreifens in den übrigen Abschnitten desselben kleiner ausgeführt. Durch diese Ausbildung des Isolierstreifens wird zwischen einem Metallbelagsegment und dem mit diesem nicht verbundenen metallisierten Randstreifen eine Überschlagstelle oder -strecke gebildet, die in Parallelschaltung zu der Reihenschaltung der beiden Parallelgruppen von Einzelkondensatoren geschaltet ist. Die Streifenbreite des Isolierstreifens muß dabei in den betreffenden Abschnitten derart bestimmt werden, daß die Überschlagsspannung der erzeugten Überschlagstrecke kleiner ist als die Durchschlagspannung des Wickelkondensators. Im Falle einer Überlastung des Wickelkondensators entsteht ein definierter Überschlag mit entsprechend kontrollierter Energie und begrenztem Überschlagstrom durch die Überschlagstrecke des Wickelkondensators, so daß ein unkontrollierter Durchschlag des Kondensators selbst zuverlässig verhindert wird. In den meisten Fällen bleibt daher der Wickelkondensator auch nach dem Überschlag voll, d. h. mit allen Einzelkondensatoren, funktionsfähig.

Der erste und der zweite Metallbelag bzw. die ersten und die zweiten Metallbelagsegmente des einen Kunststoffilmes werden bei allen erfindungsgemäßen Ausführungsformen bevorzugt durch eine einfache Linienführung des einzigen sich über die gesamte Länge dieses Filmes hin durchgehend ersteckenden Isolierstreifens erzeugt. Dies vereinfacht die Herstellung des Kunststoffilmes, und zwar unabhängig davon, ob bei dieser der Kunststoffilm vor dem Bedampfen unter Ausbildung des metallfreien Isolierstreifens maskiert wird oder zuerst völlig bedampft wird und dann die Metallisierung unter Ausbildung des Isolierstreifens durch Ätzen oder mit Laser wieder entfernt wird. Aus Fertigungsgründen werden in der Tat im Falle eines mäanderförmigen Isolierstreifens die Mäanderecken, im Falle eines zickzackförmigen Isolierstreifens die Zickzackecken abgerundet ausgebildet.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 den einen metallisierten Kunststoffilm in abgewickelter Form mit sinusförmig verlaufendem Isolierstreifen in Draufsicht,

Fig. 2 den anderen metallisierten Kunststoffilm in abgewickelter Form ebenfalls in Draufsicht,

Fig. 3 den einen metallisierten Kunststoffilm in abgewickelter Form mit zickzackförmig verlaufendem Isolierstreifen in Draufsicht,

Fig. 4 den einen metallisierten Kunststoffilm in abgewickelter Form mit zickzackförmig verlaufendem Isolierstreifen, der den ersten und den zweiten Metallbelag in eine Mehrzahl von ersten und zweiten Metallbelagsegmenten unterteilt, in Draufsicht,

Fig. 5 den einen metallisierten Kunststoffilm in abgewickelter Form mit mäanderförmig verlaufendem Isolierstreifen, der den ersten und den zweiten Metallbelag in eine Mehrzahl von ersten und zweiten Metallbelagsegmenten unterteilt, in Draufsicht,

Fig. 6 den einen metallisierten Kunststoffilm in abgewickelter Form mit einem solchen annähernd mäanderförmig verlaufenden Isolierstreifen, der den ersten und den zweiten Metallbelag in trapezförmige Metallsegmente unterteilt, in Draufsicht,

Fig. 7A eine Querschnittsansicht des metallisierten Kunststoffilms aus Fig. 2 aus der in Fig. 2 angegebenen Richtung,

Fig. 7B eine Querschnittsansicht des metallisierten Kunststoffilms aus Fig. 6 aus der in Fig. 6 angegebenen Richtung,

Fig. 8 die Prinzipschaltung des Wickelkondensators nach der Ausführungsform des Wickelkondensator gemäß den Fig. 4, 5 und 6, und

Fig. 9 einen metallisierten Kunststoffilm in abgewickelter Form mit mäanderförmig verlaufendem Isolierstreifen, der eine Überschlagstrecke aufweist.

Aus Fig. 1 ist der eine metallisierte Kunststoffilm 1 ersichtlich. Die Metallisierung dieses Kunststoffilmes 1 ist durch einen in Wickelrichtung des Kondensators verlaufenden sinusförmigen Isolierstreifen 5 in zwei Metallbereiche, nämlich in einen ersten Metallbelag 2 und einen zweiten Metallbelag 6 unterteilt. Der metallfreie Isolierstreifen 5 verläuft bei dieser Ausführungsform derart in der Mitte des ersten Kunststoffilmes 1, daß die Fläche des ersten Metallbelages 2 und die Fläche des zweiten Metallbelages 6 gleich groß sind. An beiden Rändern des Kunststoffilmes 1 verläuft über dessen gesamte Länge hin jeweils ein metallisierter Randstreifen 3, an den der erste bzw. zweite Metallbelag 2, 6 an seiner dem Isolierstreifen 5 abgewandten Seite angrenzt. Auf den äußeren Seiten der metallisierten Randstreifen 3 sind die nicht dargestellten Schoopschichten des Wickelkondensators aufgebracht.

Aus Fig. 2 ist der andere metallisierte Kunststoffilm 7 in abgewickelter Form ersichtlich. Der Kunststoffilm 7, der in der gezeigten Ausführungsform etwas schmaler ist als der Kunststoffilm 1, trägt den dritten aus einer kontinuierlichen Metallisierung bestehenden Metallbelag 8, von dem der erste und der zweite Metallbelag 2 und 6 des Kunststoffilmes 1 in aufgewickelter Form des Wickelkondensators im wesentlichen überdeckt werden. Die von dem Metallbelag 8 nicht überdeckten Bereiche des ersten und des zweiten Metallbelages 2 und 6 bilden in diesen entlang der metallisierten Randstreifen 3 kapazitiv nicht aktive Zonen 4 (Fig. 1). Von den an den beiden Rändern des Kunststoffilmes 7 vorhandenen und über dessen gesamte Länge hin verlaufenden metallfreien Randstreifen 9 wird sichergestellt, daß der Metallbelag 8 mit den Schoopschichten des Wickelkondensators nicht in Verbindung kommen kann.

Von dem ersten Metallbelag 2 des Kunststoffilmes 1 und dem diesen überdeckenden Bereich des dritten Metallbelages 8 des Kunststoffilmes 7 wird ein erster Teilkondensator gebildet, während von dem zweiten Metallbelag 6 und dem diesen überdeckenden Bereich des dritten Metallbelages 8 ein zweiter Teilkondensator gebildet wird. Der erste Teilkondensator ist über einen Verbindungsbereich des dritten Metallbelages mit dem zweiten Teilkondensator in Reihe geschaltet, wobei der Verbindungsbereich durch den den Isolierstreifen 5 des Kunststoffilmes 1 überdeckenden, kapazitiv nicht aktiven Bereich des dritten Metallbelages 8 gebildet wird. Entsprechend der Ausbildung des Isolierstreifens 5 weist der dritte Metallbelag 8 in dieser Ausführungsform einen sinusförmigen Verbindungsbereich auf. Die entlang des Verbindungsbereichs gemessene Länge desselben ist daher größer als die in Wickelrichtung gemessene Länge desselben. Durch die Verlängerung des Verbindungsbereichs des dritten Metallbelages 8 wird bewirkt, daß die Stromdichte zwischen den beiden Teilkondensatoren verringert wird, wodurch der Kondensator im Betrieb weniger stark erwärmt wird und der Abbau des dritten Metallbelages 8 in dem Verbindungsbereich sowie des ersten bzw. zweiten Metallbelages 2 und 6 entlang des Isolierstreifens 5 verringert wird. Diese Ausbildung des Isolierstreifens 5 hat ferner zur Folge, daß der Wickelkondensator nicht konzentriert in einer der Streifenbreite b des Isolierstreifens 5 entsprechenden schmalen mittleren Zone erwärmt wird, sondern die Wärmeentwicklung sich in dem Kondensator auf die Gesamtbreite a des Isolierstreifens 5 verteilt.

In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform des den ersten und den zweiten Metallbelag 2 und 6 tragenden Kunststoffilmes 1 dargestellt. Der Isolierstreifen 5 verläuft in dieser Ausführungsform zickzackförmig und hat eine im Vergleich zu der Ausführungsform nach Fig. 1 größere Gesamtbreite a, die zu einer noch besseren Verteilung der Wärmeentwicklung in dem Kondensator führt. Um den Isolierstreifen 5 einfacher erzeugen und dadurch den Kondensator einfacher herstellen zu können, sind die Zickzackecken 10 des zickzackförmigen Isolierstreifens 5 abgerundet.

Aus den Fig. 4 und 5 sind solche Ausführungsformen des den ersten und den zweiten Metallbelag 2 und 6 tragenden Kunststoffilmes 1 ersichtlich, bei denen der Isolierstreifen 5 in Wickelrichtung des Kondensators fortschreitend zickzackförmig bzw. mäanderförmig verläuft. Die Gesamtbreite a des Isolierstreifens 5 entspricht hier der Breite des Kunststoffilmes 1 zwischen den metallisierten Randstreifen 3, so daß durch den Isolierstreifen 5 eine Mehrzahl von ersten und zweiten Metallbelagsegmente 2′ und 6′ erzeugt werden, die von dem Isolierstreifen 5 und den metallisierten Randstreifen 3 vollständig umgrenzt werden und in Wickelrichtung des Kondensators einander abwechselnd aufeinanderfolgen.

Bei der Ausführungsform aus Fig. 6 verläuft der Isolierstreifen 5 in Längsrichtung des Kunststoffilmes 1 über dessen gesamte Länge hin in einer abgewandelten Mäanderlinie derart, daß von dem Isolierstreifen 5 und den metallisierten Randstreifen 3 eine Mehrzahl von aufeinanderfolgenden trapezförmigen Metallbelagsegmenten 2′ und 6′ umgrenzt werden, die jeweils mit ihren sich parallel zur Längsrichtung des Kunststoffilmes 1 erstreckenden Schmalseiten abwechselnd mit dem einen und dem anderen metallisierten Randstreifen 3 verbunden sind.

Die Metallbelagsegmente 2′, die mit dem in den Fig. 4, 5 und 6 an der linken Seite verlaufenden metallisierten Randstreifen 3 verbunden sind, bilden den ersten Metallbelag des Kunststoffilmes 1, während die Metallbelagsegmente 6′, die mit dem in den Fig. 4, 5 und 6 an der rechten Seite verlaufenden metallisierten Randstreifen 3 verbunden sind, den zweiten Metallbelag bilden.

Die Dicke der ersten und zweiten Metallbelagsegmente 2′ und 6′ ist über ihre gesamte Fläche hin konstant, so daß der Widerstandswert eines jeden Metallbelagsegments 2′ und 6′ bei der Ausführungsform nach Fig. 4 in der unmittelbaren Nähe des jeweiligen metallisierten Randstreifen 3 am kleinsten ist, während der Widerstandswert der Metallbelagsegmente 2′ und 6′ bei der Ausführungsform nach Fig. 5 in jedem Querschnitt dieses Belagsegments 2′, 6′ gleich groß ist. Durch den Verlauf des Isolierstreifens 5 gemäß Fig. 6 wird erreicht, daß die in Wickelrichtung gemessene Länge der Metallbelagsegmente 2′ und 6′ entlang der metallisierten Randstreifen am kleinsten ist und daher der Widerstand dieser Metallbelagsegmente 2′ und 6′ in unmittelbarer Nähe des jeweiligen metallisierten Randstreifens 3 am größten ist.

Wie aus der Prinzipschaltung nach Fig. 8 ersichtlich, wird von den metallisierten Kunststoffilmen 1 und 7 im Falle der Ausführungsformen nach den Fig. 4 bis 6 nach Aufwicklung ein Wickelkondensator gebildet, der aus zwei Parallelgruppen C1 und C2 von Elementarkondensatoren C_1-1, C_1-2, C_1-3, . . . bzw. C_2-1, C_2-2, C_2-3, . . . besteht, wobei diese Parallelgruppen C1 und C2 ihrerseits in Reihe geschaltet sind. Die Elementarkondensatoren der einen Parallelgruppe werden von den ersten Metallbelagsegmenten 2′ des Kunststoffilmes 1 und den diese jeweils überdeckenden Bereichen des dritten Metallbelages 8 des Kunststoffilmes 7 gebildet, während die Elementarkondensatoren der anderen Parallelgruppe von den zweiten Metallbelagsegmenten 6′ des Kunststoffilmes 1 und den diese jeweils überdeckenden Bereichen des dritten Metallbelages 8 des Kunststoffilmes 7 gebildet werden.

Im Falle eines Durchschlags bzw. Kurzschlusses in einem der Elementarkondensatoren der Parallelgruppen C1 und C2 z. B. in C_1-2 der Parallelgruppe C1, wirken auf den fehlerhaften Elementarkondensator C_1-2 der momentan auftretende Spitzendurchschlagstrom, der Spitzenentladestrom der Elementarkondensatoren C_1-1, C_1-3, . . . und der zweifache Lade- bzw. Entladestrom der Elementarkondensatoren C_2-1, C_2-2, C_2-3, . . . der anderen Parallelgruppe C2. Auf Wirkung dieser durch den Elementarkondensator C_1-2 fließenden Ströme wird das betreffende erste Metallbelagsegment 2′ des Elementarkondensators C_1-2 überlastet, wodurch dieses Metallbelagsegment 2′ verdampft und der Stromfluß durch dieses Metallbelagsegment 2′ unterbrochen wird. Die Verdampfung des betroffenen Metallbelagsegments 2′ wird bei der Ausführungsform nach Fig. 6 - im Gegensatz zu den Ausführungsformen nach den Fig. 4 und 5 - auf einen Bereich dieses Metallbelagsegments 2′ entlang des metallisierten Randstreifes 3 in der kapazitiv nicht aktiven Zone 4 beschränkt, da der Widerstandswert dieses Belagsegments 2′ in diesem vom Strom zuerst durchflossenen Bereich am größten ist und der Stromfluß durch dieses Metallbelagsegment 2′ bereits mit der Verdampfung dieses Bereichs - also bevor die gesamte Fläche des Metallbelagsegments 2′ verdampfen würde - unterbrochen wird. Sobald der Stromfluß durch den Elementarkondensator C_1-2 unterbrochen wird, wird der Fehler des Wickelkondensators beseitigt. Der Wickelkondensator bleibt trotz des Verlustes der Teilkapazität des Elementarkondensators C_1-2 funktionsfähig.

Zwar stellen nach Fig. 6 die durch den Verlauf des Isolierstreifens 5 entlang der metallisierten Randstreifen 3 erzeugten Verengungen der Metallbelagsegmente 2′ und 6′ jeweils einen mit diesen in Reihe geschalteten "Sicherungswiderstand" dar. Da jedoch diese internen Sicherungen durch im Vergleich zu den Widerstandswerten der übrigen Bereiche dieser Metallbelagsegmente 2′ und 6′ geringfügig erhöhte Widerstandswerte gebildet werden, kann der Verlustfaktor des Wickelkondensators auf einem äußerst geringen Wert gehalten werden.

Die zur Wickelrichtung parallel verlaufende Schmalseite und Breitseite sowie die quer zu dieser Richtung gemessene Breite eines jeden trapezförmigen Metallbelagsegmentes 2′ und 6′ stehen bei der Ausführungsform nach Fig. 6 in einem Verhältnis von 1,3 : 2,6 : 4,2. Die einzelnen Größen dieser Abmessungen oder das angegebene Verhältnis können jedoch in Abhängigkeit von z. B. der Anzahl der zu bildenden Elementarkondensatoren geändert werden. Wird z. B. die Schmalseite des Metallbelagsegmentes 2′ und 6′, die mit dem metallisierten Randstreifen 3 verbunden ist, kürzer ausgeführt, so wird der Elementarkondensator mit Durchschlag oder Kurzschluß schneller abgeschaltet, da hierdurch der Widerstand des entsprechenden Metallbelags im Bereich des metallisierten Randstreifens erhöht wird.

Die Ausführungsform des den ersten und den zweiten Metallbelag 2 und 6 tragenden Kunststoffilmes 1 gemäß Fig. 9 entspricht der Ausführungsform gemäß Fig. 5 mit dem Unterschied, daß die Streifenbreite b des Isolierstreifens 5 in den Abschnitten 11 desselben, die an den metallisierten Randstreifen 3 angrenzen, kleiner ist als die Streifenbreite b des Isolierstreifens 5 in dessen übrigen Abschnitten 12. Durch eine entsprechende Bemessung der Streifenbreite b des an den metallisierten Randstreifen 3 angrenzenden Isolierstreifenabschnittes wird erreicht, daß in dem Wickelkondensator zwischen den Metallbelagsegmenten 2′ und 6′ und den mit diesen nicht verbundenen Randstreifen 3 jeweils eine parallel zu der Reihenschaltung der Parallelgruppe von Einzelkondensatoren angeordnete Überschlagsstrecke ausgebildet wird. Wird der Wickelkondensator überbelastet, so entsteht zunächst ein definierter Überschlag über diese Überschlagsstrecken, ohne daß ein unkontrollierter Durchschlag zwischen zwei einen Einzelkondensator bildenden Metallbelagsegmenten 2′ und 8 oder 6′ und 8 entstehen würde. Nach dem Überschlag bleibt dabei der Wickelkondensator in den meisten Fällen ohne Verlust eines einzigen Einzelkondensators funktionsfähig. Überschlagsstrecken können auch bei den Ausführungsformen nach den Fig. 4 und 6 vorgesehen werden.

Um eine bessere Kontaktierung zwischen den metallisierten Randstreifen 3 und den auf diese seitlich aufzutragenden Schoopschichten des Wickelkondensators sicherzustellen, sind die metallisierten Randstreifen 3 mit einer Randverstärkung versehen, wie es aus Fig. 7B ersichtlich ist.

Claims (8)

1. Wickelkondensator mit innerer Reihenschaltung von Kondensatorenelementen mit zwei übereinanderliegenden metallisierten Kunststoffilmen (1, 7), von denen der eine Kunststoffilm (1) einen ersten Metallbelag (2) und einen von diesem durch einen metallfreien Isolierstreifen (5) getrennten zweiten Metallbelag (6) trägt, wobei der erste und der zweite Metallbelag (2, 6) mit jeweils einem von zwei metallisierten Randstreifen (3) für die Verbindung des Belages mit einer Schoopschicht des Kondensators verbunden ist und der andere Kunststoffilm (7) einen den ersten und den zweiten Metallbelag (2, 6) wenigstens im wesentlichen überdeckenden dritten Metallbelag (8) trägt, der über die gesamte Länge des ihn tragenden Kunststoffilmes (7) hin durchgehend verläuft und von den Schoopschichten des Kondensators durch metallfreie Randstreifen (9) getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der metallfreie Isolierstreifen (5) derart verläuft, daß die entlang des Isolierstreifens gemessene Streifenlänge desselben größer ist als die in Wickelrichtung gemessene Gesamtlänge desselben.

2. Wickelkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifenlänge des Isolierstreifens (5) wenigstens 120%, vorzugsweise wenigstens 140% der in Wickelrichtung gemessenen Gesamtlänge desselben beträgt.

3. Wickelkondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstreifen (5) im wesentlichen sinusförmig, zickzackförmig oder mäanderförmig verläuft.

4. Wickelkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstreifen (5) derart verläuft, daß aus dem ersten und dem zweiten Metallbelag (2, 6) eine Mehrzahl von gesonderten, in Wickelrichtung des Kondensators einander abwechselnd aufeinanderfolgenden ersten bzw. zweiten Metallbelagsegmenten gebildet werden.

5. Wickelkondensator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand der ersten und der zweiten Metallbelagsegmente im Bereich der metallisierten Randstreifen (3) am größten ist.

6. Wickelkondensator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der metallfreie Isolierstreifen (5) derart verläuft, daß die ersten und die zweiten Metallbelagsegmente des ersten bzw. des zweiten Metallbelages (2, 6) jeweils die Form eines Trapezes aufweisen und die Trapezschmalseiten der ersten und der zweiten Metallbelagsegmente sich parallel zur Wickelrichtung des Kondensators erstrecken und an den jeweiligen metallisierten Randstreifen (3) angrenzen.

7. Wickelkondensator nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifenbreite (b) des Isolierstreifens (5) an wenigstens einer an den metallisierten Randstreifen (3) angrenzenden Stelle (11) kleiner ist als die Streifenbreite (b) des Isolierstreifens in dessen übrigen Abschnitten (12).

8. Wickelkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die metallisierten Randstreifen (3) mit einer Randverstärkung versehen sind.