DE714365C

DE714365C - Capacitor whose metal coating is so thin that it burns away in the event of a breakdown at or near the breakdown point

Info

Publication number: DE714365C
Application number: DEB177076D
Authority: DE
Inventors: Alfred Ortlieb; Dipl-Ing Hermann Straeb
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1937-01-21
Filing date: 1937-01-21
Publication date: 1941-11-27

Description

Kondensator, dessen Metallbelag so dünn ist, daß er bei einem Durchschlag an oder in der Nähe der Durchschlagsstelle wegbrennt Es ist bekannt. daß elektrische Kondensatoren unempfindlich gegen Durchschläge werden, wenn man mindestens einen ihrer Metallbeläge so dünn macht, daß dieser bei einem Durchschlag unter dem Einfluß des durch die Durchsehlagsstelle hindurchfließenden Kurzschlußstromes um die Durchschlagsstelle herum wegbrennt und dadurch den Kurzsdhluß selbsttätig unterbricht. Diese Wirkung tritt ein bei Metallbelägen, deren Dicke kleiner ist .als z oder 2 hc, insbesondere bei Metallbelägen, deren Dicke sich in der Größenordnung von o, rß befindet.Capacitor with a metal coating that is so thin that it breaks down in the event of a breakdown Burns away at or near the point of breakdown It is known. that electrical Capacitors are insensitive to breakdowns if you have at least one makes their metal coverings so thin that it is affected by a breakdown of the short-circuit current flowing through the breakdown point around the breakdown point burns away and thereby automatically interrupts the short circuit. This effect occurs with metal coverings, the thickness of which is less than z or 2 hc, in particular in the case of metal coverings, the thickness of which is in the order of magnitude of o, ß.

Die Erfinder haben festgestellt, daß es bei großen Kapazitäten vorkommen kann, daß an einer Durchschlagsstelle der Metallbelag zwar wegbrennt, daß aber 'hier auch das Dielektrikum aufreißt und dadurch der Kondensator infolge mechanischer Zerstörung leitfähig wird.The inventors have found that it occurs with large capacities It is possible that the metal coating burns away at a point of breakdown, but that 'here also the dielectric tears open and thereby the capacitor as a result of mechanical Destruction becomes conductive.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine solch-- mechanische Zarstörung davon herrührt, daß infolge der großen Kapazität des Kondensators auch die an der Durchschlagsstelle zur Wirkung kommende Leistung sehr groß ist. Diesen Nachteil kann man erfindungsgemäß dadurch beseitigen, daß man für die betreffende Kapazität nicht einen normalen Kondensator verwendet, sondern daß mindestens ein Metallbelag eines Kondensatorwickels oder -stap.els in mehrere Teilkapazitäten unterteilt ist und daß vor jede Teilkapazität ein Widerstand solcher Größe geschaltet ist, daß durch diese Widerstände der Durchschlagstrom in der von dem Durchschlag betroffenen Teilkapazität auf einen für das Dielektrikum ungefährlichen Wert begrenzt wird. Tritt nun in einer Teilkapazität ein Durchschlag .auf, so kann die in den anderen Teilkapazitäten aufgespeicherte Energie nur verhältnismäßig langsam in die Durchschlagsstelle hineinfließen. so daß mechanische Zerstörungen des Dielektrikums vermieden werden.The invention is based on the knowledge that such a mechanical Tsar disturbance stems from that as a result of the large capacitance of the capacitor too the power at the point of breakdown is very great. This one Disadvantage can be eliminated according to the invention that one for the relevant Capacitance does not use a normal capacitor, but that at least one Metal coating of a capacitor coil or stack divided into several partial capacities and that a resistor of such size is connected in front of each partial capacitance, that through these resistances the breakdown current in the affected by the breakdown Partial capacitance is limited to a value that is harmless to the dielectric. If a breakdown occurs in one part of the capacity, it can happen in the other Partial capacities of stored energy only relatively slowly into the breakdown point flow in. so that mechanical destruction of the dielectric is avoided.

Es war bereits bekannt, normale Kondensatoren unter Vorschaltung von Schmelzsicherangen vor jeden einzelnen Kondcitsator zu sichern. Trat bei diesen Kondensatoren ein Durchschlag auf, so führte dies nicht zti einer Außerbetriebsetzung der ganz2ii Kon-' densatorengruppe. Vielmehr schaltete die vordem durchgeschlagenen Einzelkondensator liegende Sicherung nur diesen ab, während die anderen weiter in Betrieb bleiben konnten-Der durchgeschlagene Einzelkondensator maßte dann durch einen neuen ersetzt werden. Es wurde auch schon vorgeschlagen, außer einer Schmelzsicherung noch :einen Widerstand vor jeden Einzelkondensator zu legen, um den Kurzschlußstrom zu begrenzen.It was already known that normal capacitors were connected in series Fusible links to secure in front of each individual confectioner. If a breakdown occurred in these capacitors, this did not lead to one Decommissioning of the entire group of capacitors. Rather, switched the before blown single capacitor lying fuse only from this, while the others could continue to operate - the broken single capacitor then measured to be replaced with a new one. It has also been suggested in addition to a fuse: a resistor in front of each individual capacitor to place in order to limit the short-circuit current.

Bei den an sich ebenfalls bekannten selbstausheilenden Kondensatoren, bei denen ein Kurzschluß durch das Verschwinden des Belags um die Kurzschlußstelle herum selbsttätig unterbrochen wird, maßte die Anordnung von solchen besonderen Schaltmitteln aber sinnlos erscheinen, und ebensowenig tvar eine anders. bekannte Anordnung, b;:i der ein Kondensator mit unterteilten Belegungen und Schmelzsicherungen zwischen den Belegungst:eilen versehen war, auf Kondensatoren mit selbstausheilenden Belegungcif anwendbar.In the case of the self-healing capacitors, which are also known per se, in which a short circuit due to the disappearance of the coating around the short circuit point around is automatically interrupted, the arrangement of such measured special Switching means but appear pointless, and just as little tvar one different. acquaintance Arrangement, b;: i of a capacitor with subdivided assignments and fuses between the occupancy: rush was provided, on capacitors with self-healing Occupancycif applicable.

Ausführungsbeispiele der -Erfindung sind in den Abbildungen dargestellt.Embodiments of the invention are shown in the figures.

Abb. i zeigt schematisch die Schaltung eines gemäß der Erfindung ausgeführten Kondensators. Die Abb. 2 bis 5 zeigen finit einem Metallbelag versehene Wickelbänder, die zur Hrstellung von Kondensatoren gemäß der Erfindung dienen.Fig. I shows schematically the circuit of a implemented according to the invention Capacitor. Figs. 2 to 5 show wrapping tapes finitely provided with a metal coating, which are used to produce capacitors according to the invention.

Abb.6 zeigt einen Querschnitt durch zwei gemäß ebb, 5 ausgebildete im Kondensator aufeinanderliegende Bänder.Fig. 6 shows a cross section through two designed according to ebb, 5 Ribbons lying one on top of the other in the capacitor.

Die in den Abb. 2 bis 6 dargestellten Ausführungsformen der Belegung sind zu anderen Zwecken bereits "vorgeschlagen. .The embodiments of the occupancy shown in Figs. 2 to 6 are already proposed for other purposes.

ebb. i zeigt eine Schaltungsabordnung, bei der an Stelle von durchgehenden Kondensatorbelegungen mehrere Einzelkapazitäten i verwendet sind, die je über einen Widerstand 2 mit den gemeinsamen Stromanschlußklemmen 3, 4. verbunden sind. Es können beispielsweise hierzu Teilkapazitäten von jc o,i Mikrofarad verwendet werden, denen j; ein Widerstand von iooOhin vorgeschaltet ist. Will man für die Anordnung einen geringen Verlustfaktor erhalten, so ist es zweckmäßig, mit der Unterteilung möglichst weit zu g; hen, cla dann durch die Parallelschaltung der nach außen hin in Erscheinung tretende Ohmsche Widerstand sehr klein wird.ebb. i shows a circuit arrangement in which instead of continuous Capacitor assignments several individual capacities i are used, each over one Resistor 2 with the common power connection terminals 3, 4 are connected. It can for example, partial capacities of jc o, i microfarads are used for this purpose, which j; a resistor from iooOhin is connected upstream. If you want one for the arrangement If the loss factor is low, it is advisable to use the subdivision as possible far to g; hen, cla then through the parallel connection of the outwardly in appearance occurring ohmic resistance becomes very small.

Abb. 2 zeigt ein Diel:ektrikumsband, beispielsweise,ein Papierband, das an den schraffierten Stellen metallisiert ist. Di:c lvIetallisierung ist außerordentlich dünn. Sie mör z. B. zwischen o, i 5 und o,o5,u stark sein. Die nicht schraffierten Stellen sind metallfrei. Die Metallisierung ist so angeordnet, saß sich einzelne getrennte Metallflächen. 5. @';, S, 9 ergeben, die den Teilkapazitäten i cltsr Abb. i entsprechen. Diese Metallflächen stellen parallel beschaltete Teilkapazitäten dar. Als Stromzuleitungen zu den M:etallfl.ächen dienen die Stege i o, 11, 12, 13, 14, die einerseits mit der Metallfläche und and°rseits mit einem metallisierten Rand i5 verbunden sind. Bei 16 ist die Metallisierunb des Randes etwas verstärkt, und ein in der Abbildung nicht sichtbarer Streifen des Randes ist für den Stromanschluß umgefaltet.Fig. 2 shows a board: electrical tape, for example, a paper tape, which is metallized in the hatched areas. Di: c metallization is extraordinary slim. You mör z. B. be strong between o, i 5 and o, o5, u. The ones not hatched Places are metal-free. The metallization is arranged so individual sat down separate metal surfaces. 5. @ ';, S, 9, which give the partial capacities i cltsr Fig. i match. These metal surfaces represent partial capacities connected in parallel The webs 10, 11, 12, 13, 14, on the one hand with the metal surface and on the other hand with a metallized Edge i5 are connected. At 16 the metallization of the edge is somewhat reinforced, and a strip of the edge, not visible in the picture, is for the power connection folded over.

Zwei derartige Bänder werden zusammen zu einem Kondensator aufgewickelt. Das zweite Band wird hierbei in umgekehrter Lage gegenüber dem ersten Band verwendet, so daß sich sein metallisierter Rand auf derjenigen Seite befindet, auf der das :erste Band seinen metallfreien Rand 17 besitzt. An den nach dem Wickeln vorhandenen beiden Stirnseiten des Kondensators wird je ein Metallbelag aufgespritzt, der als Stromanschlttßfläche dient.Two such tapes are wound together to form a capacitor. The second band is used in the opposite position compared to the first band, so that its metallized edge is on the side on which the first band has its metal-free edge 17 . A metal coating is sprayed according to the present after the winding of the two end faces of the capacitor, which serves as Stromanschlttßfläche.

Tritt nun in diesem Kondensator innerhalb einer der Metallflächen, beispielsweise innerhalb der Fläche 7, ein Durchschlag ein, so fließt im ersten Augenblick fast nur von der ;Metallfläche 7 und der dieser auf dem zwei- ten Band gegenüberliegenden Metallfläche der anderen, Belegung ein Kurzschlußstrom in die Durchschlagsstelle hinein. Die von den anderen Metallflächen nach der Durchschlagsstelle fließenden Ströme sind durch den Olunschen Widerstand des Steges 12 stark begrenzt. Der Energiezufluß zur Durchschl,agsstelle wird -infolgedessen auf eine längere Zeit verteilt, innerhalb der der dünne Metallbelag um die DurchschlagsstelIe herum wegbrennt, wodurch sich der hurzsclzlttl.') selbsttätig unterbricht.If now in this capacitor within one of the metal surfaces, for example within the area 7, a puncture, a so flows at first almost only on the, metal surface 7 and the opposite thereto on the two-th band metal surface of the other, sleeps a short circuit current in the breakthrough point into it. The currents flowing from the other metal surfaces after the breakdown point are severely limited by the Olun resistance of the web 12. As a result, the flow of energy to the point of breakdown is distributed over a longer period of time, within which the thin metal coating around the point of breakdown burns away, causing the breakdown of the body to break automatically.

Man kann den Widerstand der Stege durch Änderung ihrer Länge und ihrer Breite verändern und so .auf jeden gewünschten Widerstandsv,-ert bringen. Die abb.3 und 4 zeigen Beispiele, bei denen die Stege is und i9 ein u wesentlich größere 1_änge besitzen als 1-1_i der Ausführung nach Abb. i. Widerstandswerte in der Größenordnung @ an i oo Ohm sind so ver=hältnismäßig leicht zu erreichen.You can change the resistance of the webs by changing their length and their Change the width and thus bring it to any desired resistance value. The fig. 3 4 and 4 show examples in which the webs is and i9 have a significantly greater length have as 1-1_i of the version according to Fig. i. Resistance values in the order of magnitude @ an i oo ohms are relatively easy to reach.

Lm die Stege gegen die benachbarten Metallflächen zu isolieren, sind metallfreie Streifen erforderlich. Diese metallfreien Streifen geben natürlich für diu Kapazit=it des Kondensators verloren. Sie werden d°shalb zweckmäßig so klein als möglich gehalten, wobei allerdings ihre zulässige kleinste Breite von der Betri;bsspannung des Wickels abhängt. Insbesondere für Wickel mit mittlegen Spannungen, d.h. in der Gegend von 5oo Volt, sind Breiten zwischen o,2 und a,5 mm zweckmäßig. 1.". - Um Um möglichst wenig Kapazität durch-' die frei bleibenden Streifen zu verlieren, empfiehlt es sich auf alle Fälle, den metallfreien Rand 2o (vgl.Abb. q.) und den Abstand 2i vom Rand 16' bis zum Rand der ,angrenzenden Kapazitätsfläche gleich groß zu machen. Demi die Breite des metallfreien Randes 2o geht ja sowieso auf beiden Seeiben als Kapazitätsfläche auf beiden Seiten verloren. Es ist Üeshalb unter Umständen vorteilhaft, den Widerstandsstreifen in die feldfreie Randzone zu legen. Man erreicht außerdem hierdurch den Vorteil, daß in dem Widerstandsstreifen kein Durchschlag .auftritt. Ein Durchschlag im Widerstandsstreifen hätte den Nachbeil, daß ein Ausbrennfieck im Widerstandsstreifen entstehen würde. Durch einen solchen Ausbrennfleck könnte aber unter Umständen die hinter dem Streifen liegende Metallfläche abgeschaltet werden, wodurch unnötige Kapazitäten verlorengingen.Metal-free strips are required to insulate the webs from the neighboring metal surfaces. These metal-free strips naturally give up the capacitance of the capacitor. For this reason, they are expediently kept as small as possible, although their smallest permissible width depends on the operating tension of the roll. Widths between 0.2 and 0.5 mm are particularly useful for windings with intermediate voltages, ie in the region of 500 volts. 1. ". - In order to lose as little capacity as possible through the strips that remain free, it is recommended in all cases to use the metal-free edge 2o (see Fig. Q.) And the distance 2i from the edge 16 'to the edge The width of the metal-free edge 20 is lost anyway on both sea disks as the capacitance area on both sides. It is therefore sometimes advantageous to place the resistance strip in the field-free edge zone Advantage that no breakdown occurs in the resistance strip. A breakdown in the resistance strip would have the disadvantage that a burnout corner would arise in the resistance strip. Such a burnout spot could, however, under certain circumstances switch off the metal surface behind the strip, whereby unnecessary capacitance would be lost.

Ein Ausführungsbeispiel, bei dem sich @ der Widerstandsstreifen in der feldfveien Zone befindet, zeigen die Abb. 5 und 6. Abb. 5 zeigt wieder ein zum Wickeln bestimmtes Dielektrikumsb.and, bei dem die schraffierten Flächen eine aufmetallisierte Belegung darstellen. Mit 22 und 23- sind zwei einzelne Kapazitätsflächen und mit 2¢ und 25 die dazugehörigen Widerstandsstreifen bezeichnet. 26 ist derlnetallfreie Rand des Dielektrikumsbandes.An exemplary embodiment in which the resistance strip is in the field-like zone is shown in Figs. 5 and 6. Fig. 5 again shows a dielectric tape intended for winding, in which the hatched areas represent a metallized coating. With 22 and 23- are two individual capacitance areas and with 2 [and 25] the associated resistance strips. 26 is the metal-free edge of the dielectric tape.

Abb.6 zeigt das in Abb.5 dargestellte metallisierte Dielektrikumsband im Schnitt und zusammen mit einem zweiten entsprechend metallisierten Dielektrikumsband in der beim Wickeln verwendeten Lage, bei der sich der metallfreie Rand 26 des einen Bandes auf der dem metallfreien Rand 26' des an-@ deren Bandes ,entgegengesetzten Seite be- findet. Es ist beim -Vergleich mit Abb. 4. , deutlich zu ersehen, daß die Stege-24 und 25 an Stellen kommen, :an denen ihnen der metallfreie Rand des ,anderen Bandes gegen überliegt, so daß sich 'hier kein elektrisches Feld ausbilden kann.Fig. 6 shows the metallized dielectric tape shown in Fig. 5 in section and together with a second correspondingly metallized dielectric tape in the position used for winding, in which the metal-free edge 26 of one tape is on the metal-free edge 26 'of the an- @ finds opposite side loading the tape. When comparing with Fig. 4, it can be clearly seen that the webs 24 and 25 come at points where the metal-free edge of the other band lies opposite them, so that no electric field can develop here .

Die in den Ausführungsbeispielen dargestellten Dielektrikumsbänder lassen sich in einfacher Weise dadurch metallisieren, daß man den Metallbelag finit den vielleicht etwa verworren aussehenden Umrissen .auf das Dielektrikum aufdruckt. Man kann aber auch die Gestalt der metallfreien Flächen mit einem Stoff bedrucken, der die Metallisierung nicht annimmt oder an dem sie nicht festhaftef, so daß man sie nachher wieder wegwischen kann. Metallisiert man das Dielektrikum in einem Vakuum beispielsweise durch thermisches Bedampften oder durch Kathodenzerstäubung, so kann man die Gestalt der metallfreien Flächen mit Fett oder Öl aufmucken. Diese Stellen nehmen dann bei dem Metallisieren kein Metall an.The dielectric strips shown in the exemplary embodiments can be metallized in a simple manner in that the metal coating is finite the perhaps confused-looking outlines .printed on the dielectric. But you can also print the shape of the metal-free areas with a fabric, who does not accept the metallization or to which it does not adhere, so that one can wipe them away afterwards. The dielectric is metallized in a vacuum for example by thermal vapor deposition or by cathode sputtering, so can the shape of the metal-free surfaces is mocked up with grease or oil. These places then do not accept any metal during metallization.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Capacitor whose metal coating is so thin that it burns away in the event of a breakdown at or near the breakdown point, as a result characterized in that at least one metal coating of a capacitor winding or stack is divided into several partial capacities and that. a resistor in front of each partial capacitance is switched such a size that the breakdown current in the partial capacitance affected by the breakdown to one for the dielectric harmless value is limited.

2. Capacitor according to claim i, characterized in that that in a wrap. or stack not only the partial capacities, but, too the connection resistances are located.

3. Capacitor according to claim i .Or 2, characterized characterized in that the connection resistances as well as the actual capacitor assignments , consist of a metallization applied to the capacitor dielectric.

4 .. Capacitor according to claim 2 or 3, characterized in that the connection resistors are formed by narrow metal points, which are formed by narrow metal-free points are separated from the actual capacitor assignment.

5. Capacitor after one of claims 2 to 4, characterized in that the connection, resistors lie in a field-free zone of the capacitor.

6. Process for the production of Capacitors according to one of Claims 3 to 5, characterized in that the metallized areas of the dielectric are applied by a printing process. .

7. A method for producing capacitors according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the metal-free areas on the dielectric thereby can be produced that they are metallized with a metallization before the metallization Provide non-accepting or not firmly accepting material, especially printed will.