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Elektrischer Kondensator Die Erfindung bezieht sich auf elektrische
Kondensatoren und insbesondere auf eine neue Art der Klammereinrichtung zum Halten
des Kondensators unter Druck.
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Bei elektrischen Kondensatoren, insbesondere bei denen mit geschichteten
Stapeln, ist es bekannt, den Kondensator unter einem ständigen Druck mit Hilfe einer
Klammervorrichtung zu halten. Diese Klammer verrichtet unter anderen Funktionen
auch die, daß sie relative Bewegungen von Kondensatorteilen, die durch elektrische
Kräfte zwischen den Belegungen hervorgerufen werden, verhütet und ferner die Kapazität
des Kondensators unter verschiedenen klimatischen Bedingungen, wie Temperaturschwankungen
usw., mehr oller weniger konstant hält. Ferner werden durch die Benutzung von Klamniern
elektrische Verluste im Kondensator vermindert, die durch lokale Erhitzungen oller
Lufträume oder Blagen zwischen den (lielektrischen und leitenden Schichten hervorgerufen
werden und die zu einem vorzeitigen Durchschlage und zur Zerstörung cles Kondensators
führen können.
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Damit alle diese Vorteile der Klammer erreicht werden, inuß die Klammereinrichtung
so beschaffen sein, daß der Druck gleichi m iißig über die ganze en Fläche der Kondensatorschichten
verteilt ist. Die bisher zum obigen Zweck benutzten Klammereinrichtungen aus metallischen
oder isolierenden Druckplatten und Spannbolzen sind recht schwer uncl mässig und
vergrößern sehr wesentlich (las Gewicht und die Dimensionen wie auch die Herstellungskosten
und den Preis des Kondensators.
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Wenn bei bekannten Klainmerungseinrichtungen die Spannbolzen aus Metall
benutzt werden, so liegt eine Gefahr vor, (fad zwischen dein Kondensatorstapel und
der Klaillmer Entladungen entstehen, was eine Notwendigkeit mit sich bringt, die
gefährdeten und die Gefahr bringenden metallischen Teile in genügend großem Abstand
vom Kondensatorkörper .anzuordnen, und dies hat eine vergrößerte Ratunbeanspruchung
des Kondensators zur Folge. Ferner entstehen in der Klammereinrichtung selbst, wenn
sie massiv ist, beträchtliche elektrische Verluste, dielektrische Verluste im Isoliermaterial
und Wirbelstroinverluste in Metallteilen, und diese Verluste sind besonders hoch,
wenn es sich um einen Hochfrequenzkondensator handelt.
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Es ist bereits bekannt, bei Wickelkondensatoren den Wickelkörper zur
Abdichtung gegen das Eindringen von Feuchtigkeit allseits durch eine Schutzhülle
aus Gummi oder gummiartigem dehnbarem Material zii umgeben.
Diese
Schutzhülle dient skr ; äbr nicht als ein Teil der Klammerung ün d @semindert sogar
infolge ihrer Anordnung den Druck zwischen den Belegungen und den Isolierschichetn,
indem sie den Wickel ausein-^ anderzuspreizen strebt.
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Die -weiter vorgeschlagenen Klammereinrichtungen, die aus auf jeder
Seite des Kondensatorstapels angeordneten gebogenen Blattfedern bestehen, deren
Wölbung in der Mitte der Druckplatten auf die8en anliegt, haben außerdem noch den
Nachteil, daß der Druck nicht gleichmäßig über die ganze Fläche- der Kondensatorschichten
verteilt ist. Da bei diesen Klammerorganen der Druck praktisch nur in der Mitte
des Kondensators ausgeübtwird, besteht die Gefahr des Auseinanderspreizens des Kondensators.
Diese ist um so größer, je mehr der geschichtete Kondensator von einem vollkommen
genauen Quader abweicht, also etwa die Gestalt eines Keiles besitzt. Diese keilförmige
Gestalt kommt dadurch zustande, .daß jede Folie bzw. jedes Glimmerplättchen in sich
nicht überall dieselbe Stärke besitzt. Da nun der Druck zum Zusammenpressen des
Stapels nur in der Mitte angreift, steht ein großer Teil der Fläche der Belegungen
nicht unter Druck, sondern kann sich, wie bereits erwähnt, auseinanderspreizen.
Bei Anlegen einer elektrischen Spannung können dann die Belegungen Bewegungen ausführen,
so daß die Kapazität des Kondensators spannungsabhängig wird.
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Bei einem geschichteten, mittels eines an den Stirnflächen unmittelbar
über Druckplatten angreifenden Klammerorganes elastisch zusammengepreßten elektrischen
Kondensator werden die geschilderten Nachteile dadurch vermieden, daß gemäß der
Erfindung zur Erzielung eines gleichmäßigen Druckes über die ganze zu drückende
Stirnfläche des Kondensatorstapels das elastische, vorzugsweise aus Isolierstoff,
wie Gummi o. dgl., als Band, Strick, Geflechtsstreifen o. dgl. hergestellte .Klammerorgan
aus einem einzigen die ganze Breitseite der Stirnfläche bedeckenden Ring oder aus
mehreren über die ganze Stirnfläche gleichmäßig verteilten Einzelringen oder aus
einem Streifen, welcher in mehreren nebeneinanderliegenden, gleichmäßig über die
ganze Breitseite der Stirnfläche angeordneten Windungen um den Stapel herumgeführt
ist, besteht.
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Darüber hinaus können zwischen Druckplatte und Stapel und/oder zwischen
einzelnen Stapelabschnitten elastische Kissen, vorzugsweise aus Gummi, zum selbsttätigen
Spannen des Klammerorgans angeordnet sein. Ein derartiges Klammerorgan benötigt
einen sehr kleinen Raum, gewährleistet eine sehr gleichmäßige Druckverteilung und
bildet gleichzeitig einen Teil der Isolierung zwischen den unter Spannung stehenden
Teilen des Kondensators und den Halteteilen bzw. dem Gehäuse und hat sehr geringe
elektrische Verluste.
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Zwei Ausführungsbeispiele des Kondensators nach der Erfindung sind
in der Zeichnung dargestellt.
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Abb..i stellt eine Seitenansicht (bei geschiiittenem Gehäuse) dar.
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Abb. a ist eine Unteransicht.
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Abb.3 zeigt eine andere Ausführung der Klammereinrichtung.
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Gemäß diesen Ausführungsformen wird ein elastisches Klammerorgan für
den Kondensator vorgesehen, wie ein oder mehrere Gummibänder, die um den Kondensatorstapel
herumgewickelt sind und den Stapel zwischen den Druckplatten zusammenpressen.. Hierdurch
wird das Gewicht und die Raumbeanspruchung des Kondensators bedeutend vermindert,
und die Klammer kann leicht ohne `Verwendung von speziellen Instrumenten angebracht
werden, wodurch die Herstellungskosten und der Preis des Kondensators herabgesetzt
werden. Auch der Druck ist hierbei viel gleichmäßiger verteilt als bei bekannten
Konstruktionen mit Spannbolzen. Durch die Benutzung eines Gummibandes oder einer
ähnlichen elastischen Klammer wird die Möglichkeit einer Entladung zwischen dem
Kondensator und der Klammer vollkommen ausgeschaltet, da die Klammer selbst zur
Isolierung beiträgt.
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Der in der Zeichnung dargestellte Kondensator besteht aus mehreren
Stapelabschnitten io. Jeder Abschnitt besteht in bekannter Weise aus mehreren abwechselnd
angebrachten dielektrischen und leitenden Schichten, wie Glimmerlamellen und Metallfolien,
wobei die Metallfolien verschiedener Polarität abwechselnd an entgegengesetzten
Stapelseiten herausragen und die Folienfahnen jeder Seite miteinander in, einer
geeigneten bekannten Weise, z. B. durch Anlötung, verbunden sind. Zwischen den Abschnitten
io befinden sich isolierende Trennplatten 12, deren Enden in bekannter Weise än
verschiedenen Seiten des Kondensatorstapels herausragen. Wenn es sich um eine höhere
Spannung handelt, so können die benachbarten Abschnitte in Reihe miteinander, wie
dies bei ii angedeutet ist, geschaltet werden. Die entsprechenden Belegungen der-
Endabschnitte sind an die Stromzuführungen ig und ao angeschlossen, die mit Schraubenklemmen
17 und 18 am Isoliergehäuse 15 verbunden sind.
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An den Endflächen des ganzen Kondensatorstapels sind metallische Druckplatten
13 vorgesehen, und eine biegsame Klammer-, wie ein Gummiband 14, ist um- den Kondensator
herumgezogen
bzw. gewickelt, so dali ein beträchtlicher Druck erzeugt wird. Die, Gummiklammer
kann aus einem einzigen und massiven Gummiring bestehen. Es können aber mehrere
schmale Gummiringe angebracht «-erden. jeder Gummiring kann auch aus mehreren aufeinandergewickelten
Windungen eines Gummibandes bestehen.
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Die Druckplatten 13 haben zweckmäßigerweise abgerundete Außenflächen,
wie dies die Abb. -a zeigt. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Druckverteilung
auf den Stapel gesichert. Die Druckplatten 13 können aus Metall, Holz, Phenolformaldehvdharz
bestehen; ob sie aus einem Leiter yoder einem Isolierstoff bestehen, hängt von den
Betriebsbedingungen ab.
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Statt aus Gummi kann die Klammer aus jedem anderen elastischen (als
ein einziger massiver Ring oder als mehrere um den Kondensator aufeinandergewickelte
Windungen aasgestalteten) \-I,aterial bestehen.
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Unter besonderen Betriebsbedingungen; z. B. wenn eine hohe Temperatur
längere Zeit auftritt, kann ein elastisches Gummiband dadurch in seiner Spannkraft
beeinträchtigt werden. Für solche Fälle kann man die Anordnung so treffen, da.ß
eine oder mehrere Schichten aus elastischem .Material an die Enden des Stapels oder
sogar zwischen die Stapelabschnitte gelegt werden, so wie dies in der Abb. 3 durch
Teile 21 und 23 angedeutet ist. Die Anzahl solcher elastischen Zwischenschichten
ist zu wählen je nach der gewünschten Größe und .ßetriebsbedingungen des Kondensators.
In dieseln Fall wird der ganze Stapel mit eingelegten elastischen Organen stramm
zusamniengehalten durch einen aufgewundenen biegsamen Strick (Bindfaden), Streifen
oder ein ähnliches isoliertes oder isolierendes biegsames Materix1, und in diesem
Fall wird die Spannkraft der Klammer durch die Hitze nicht beeinträchtigt.
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Die zuletzt beschriebene Klammereinrichtung kann auch dann in Betracht
kommen, wenn das Gehäuse mit einer Isoliermasse, wie bestimmte @)le oder Wachs,
gefüllt ist, welche chemisch oder physikalisch die biegsänien Stoffe beeinträchtigen
können.
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Bei der Bewehrung des Kondensators mit einer derartigen Klammei*vorrichtung
wird der letztere zunächst in eine mechanische Presse unter einen gehörigen Druck
gesetzt, worauf das biegsame äußere Bindeglied in der Weise aufgezogen wird, daß
kleine Änderungen der. Beschaffenheit dieses äußeren Bindegliedes, wie sie z. B.
durch Temperaturschwankungen verursacht werden, durch die Spannkraft der elastischen
Kissen, 21 ausgeglichen werden. Die letzteren können aus einem genügend festen Gummi
hoher Qualität oder einem anderen passenden ähnlichen Material bestehen.
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Statt des Strickes (Bindfadens) kann auch für das äußere Bindeglied
ein anderes passendes Material verwendet werden, welches durch die verhältnismäßig
kleinen Temperaturänderungen nicht beeinträchtigt wird, z. B. biegsame, mit einem
Phenolformaldehydharz oder mit Gummi getränkte Geflechte, wie sie etwa für Automobilreifen
verwendet werden.