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Einrichtung zur betriebsmäßigen Regenerierung eines infolge Überspannung
schadhaft gewordenen elektrolytischen Kondensators Es ist bereits vorgeschlagen
worden, elektrolytische Kondensatoren vor Beschädigung durch Überspannung vermittels
einer lern Kondensator vorgeschalteten Schmelzsicherung von passender Bemessung
zu schützen.
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Im Gegensatz hierzu liegt der Erfindung eine andere Aufgabe zugrunde,
nämlich einen infolge Überspannung schadhaft gewordenen elektrolytischen Kondensator
betriebsmäßig wieder zu regenerieren.
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Es ist bekannt, daß elektrolytische Kondensatoren und insbesondere
die elektrolytischen Flüssigkeitskondensatoren nach einem infolge vorübergehend
aufgetretener überspannung eingetretenen Kondensatordurchschlag die Durchbruchsstelle
durch Neubildung der beschädigten dielektrischen Schicht an dieser Stelle unter
dem Einfluß der normalen Betriebsspannung selbsttätig wieder schließen. Jedoch darf
hierbei die Betriebsspannung des Kondensators nicht zu hoch liegen. Ist diese nämlich
verhältnismäßig hoch, so tritt an der Durchbruchstelle selbst bei normaler Betriebsspannung
eine derartige Erwärmung auf, daß deren spannungsfeste Regenerierung nicht mehr
möglich ist.
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Dieser Nachteil ist durch die Erfindung vermieden. Die Erfindung gründet
sich auf die Erkenntnis, daß es möglich ist, einen durch Überspannung schadhaft
gewordenen elektrolytischen Kondensator, insbesondere Flüssigkeitskondensator, dadurch
wieder instand zu setzen, daß dieser an die vorhandene Betriebsspannung oder eine
höhere Spannung unter Vorschaltung eines Widerstandes gelegt wird, der den Formierungsstro;m
auf einen geringen Wert begrenzt, so, daß bei der Neuformierung der Durchbruchstelle
an dieser keine schädliche Erwärmung auftreten kann, die die Regenerierung dieser
Stelle verhindert. Um nun den Regenerierungsvorgang selbsttätig einzuleiten, sobald
der Kondensator schadhaft geworden ist, liegt der elektrolytische Kondensator mit
einer Sicherung, insbesondere Schmelzsicherung, der der strombegrenzende Widerstand
parallel geschaltet ist, in Reihe. Sobald infolge eines Kondensatordurchschlages
der Kondensatorstrom stark angestiegen ist, kommt die Sicherung zum Ansprechen,
und der strombegrenzende Widerstand tritt für den Regenerierungsvorgang ohne weiteres
in Wirksamkeit.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung ist auf der Zeichnung an verschiedenen
Ausführungsbeispielen veranschaulicht.
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Abb. z zeigt eine Anordnung mit parallel zur Sicherung liegendem Ohmschen
Widerstand. .
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Abb.2 ist die gleiche Anordnung mit einem induktivem, Widerstand.
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Abb.3 veranschaulicht eine Einrichtung, bei der zur Erhöhung der Regenerierungsspannung
über
die Betriebsspannung ein Transformator Anwendung findet.
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Abb. 4. ist eine andere Einrichtung, gleichfalls mit einem Transformator
zur Erhöhung der kegenerierungsspannung über die Betriebsspannung.
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Abb. 5 zeigt ein in einen Halter einsetzbares Sicherungselement von
an sich bekannter Art, das zugleich als elektrischer Schalter verwendbar ist.
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In den Abbildungen der Zeichnung ist der' Elel@trolytlondensator mit
i und die zu diesem in Serie geschaltete Sicherung finit 2.bzzeichnet. Gemäß Abb.
i und 2 besteht die Sicherung aus einer einfachen Schmelzsicherung, wie sie Abb.
5 getrennt veranschaulicht. Der Schmelzsicherung 2 ist bei der Anordnung nach der
Abb. i ein Ohlnscher Widerstand 3 parallel geschaltet. Bei Wechselstrom kann der
Parallelwiderstand, wie dies Abb. 2 veranschaulicht, auch aus einem induktiven Widerstand
4 bestehen. Aus den Abb. i und 2 ist leicht ersichtlich, daß mit dem Ansprechen
der Schmelzsicherung 2 bei einem Kondensatordurchschlag der Widerstand 3 bzw. q,
wirksam wird, der dann den Regenerierungsstrom auf das erforderliche Maß begrenzt.
-Der Widerstand 3 bzw. 4 ist vorzugsweise so groß gewählt, daß mit dem Absinken
des Formierungsstromes entsprechend dem Fortschreiten der Regenerierung selbsttätig
die Formierungsspannung am Kondensator ansteigt, wodurch ein günstiger -Verlauf
des Regenerierungsv organges erzielt wird.
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Bei der Anordnung. gemäß Abb.3 findet die Regenerierung des hier in
einer Wechselstromschaltung verwendeten Kondensators i mittels einer über der Betriebsspannung
liegenden Formierungsspannung statt. Dies wird durch den Transformator $ mit der
Primärwicklung 6, und der. Sekundärwicklung 7 ermöglicht. Im normalen Betrieb des
Kondensators ist der Transformator abgeschaltet, und der B@atriebswechselstnom fließt
in der dargestellten Weise über die Sicherung 2 und das Kontaktplättchen 8 nach
dem Kondensator i. Die Sicherung -> ist eine Schmelzlotsicherung. Bei einer
Erhitzung der Lotstelle durch die Heizwicklung @ wird der Stift io frei, so daß
dieser unter dem Einfluß der Feder i i nach unten gedrückt wird. Gleichzeitig bewegt
sich der linke _ Teil des aus Isolationsmaterial bestehenden doppelarmigen Hebels
12 nach oben. Der .Kontakt an dem Kentaktplättchen 8 wird getrennt, und durch die
Kontaktplättchen 13 und 14 werden neue Kontakte geschlossen. Es setzt nun die Regenerierung
des Kondensators -vermittels der Wechselstromspannung des Transformators 5 ein.
Der Primärstrom fließt über das Kontaktplättchen 14 und die Primärwick-Jung 6. Der
Sekundärstrom fließt über das Kontaktplättchen 13, den Widerstand 15, die Sekundärwicklung
7 durch den Kondensator i. Der Widerstand 15 hat die Aufgabe, den Forrnierungsstrom
zu begrenzen und einen selbsttätigen Anstieg der Formierungsspannung mit dein Absinken
des Formierungsstromes zu bewirken. Zur Wiederherstellung des alten Betriebszustandes
nach der Regenerierung braucht nur die Sicherung :2 erneuert zu werden.
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Bei der Anordnung gemäß der Abb. 4., die gleichfalls für Wechselstrombetrieb
bestimmt ist, erfolgt die Regenerierung ,des Kondensators z vermittels Gleichstrom
und ohne daß Kontakte mechanisch betätigt werden. Zu der Primärwicklung i8 des Transformators
i9 von verhältnismäßig hohem Widerstand liegt die Schmelzsicherung :2 niedrigen
Widerstandes parallel. Daher wird der Transformator erst wirksam, sobald die Sicherung
2 angesprochen hat. Die Sekundärwicklung des T ransfQrmators ist in zwei Wicklungen
2o und 21 -aufgetrennt. Die äußeren Enden dieser Wicklungen sind mit den beiden
Kondensatorbclegungen des Kondensators i verbunden. Dagegen führen die in der Mitte
befindlichen Wicklungsenden zu voneinander getrennt liegenden Kathoden 25 eines
Gleichrichters 22, deren zugehörige Anoden 27 über den strombegrenzenden Widerstand
23 mit einer zwischen den beiden Kondensatorbelegungen liegenden gitterförmigen
Hilfselektrode verbunden sind. Der Gleichrichter 22 hat die beiden durch eine isolierende
Zwischenwand 26 voneinander getrennten Kathoden-, 5. Durch die .Wand 26 greift
die aus einem Stück bestehende Doppelanode 27 hindurch. Der Kondensator i der Abb.
4 ist ein Trokkenelektrolytkondensator mit zwei den Elektrolytträger und zugleich
Abstandshalter bildenden Schichten 28, zwischen denen die Hilfselektrode a4 liegt,
die aus einem metallischen Gitter oder Netz besteht, das die gleiche oder nahezu
gleiche Größe wie die Kondensatorbelegungen hat. Der b,-sondere Widerstand 23 (Abb.4)
bzw. 15 (Abb.3) kann fehlen, wenn die Sekundärwicklung des Transformators aus einem
genügend feinen Draht besteht, der zugleich einen über die gesamte Drahtlänge verteilten
Widerstand bildet.
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Es ist vorteilhaft, bei höheren Betriebsspannungen bei der erstmaligen
Inbetriebnahme iler Kondensatoren in den beschriebenen Schaltungen oder nach sehr
langen Ruhepausen die Sicherung herauszunehmen und auf -die Kondensatoren zunächst
eine kurze Zeit lang die Forinierungspannun; wirken zu lassen, damit die Gewähr
vorhanden ist, daß die Forinierungsschicht des
Kondensators der
Betriebsspannung entspricht, worauf die Sicherung wieder eingesetzt wird. Damit
dies in schneller und bequemer Weise erfolgen kann, ist die verwendete Sicherung
von solcher Art, daß das. Sicherungselement wie ein Schalter bedienbar ist. Abb.
5 zeigt die bekannte Ausführung einer in einen Halter einsetzbaren Schmelzsicherung,
die in dieser Weise sich verwenden läßt.
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Unter den obererwähnten Überspannungen sind auch die Normalspannungen
zu verstehen, falls diese bei einem unzureichenden Zustand der dielektrischen Schichten
des Kondensators zu einem zu hohen Verluststrom führen. Dieser kann z. B. bei einer
langsarnen Veränderung der dielektrischen Schichten im Verlaufe der Zeit oder bei
einer unzulässigen Erwärmung des Kondensators auftreten.