DE723291C

DE723291C - Electrostatic wound or layer capacitor

Info

Publication number: DE723291C
Application number: DEB177075D
Authority: DE
Inventors: Alfred Ortlieb
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1937-01-20
Filing date: 1937-01-20
Publication date: 1942-08-01

Description

Elektrostatischer Wickel- oder Schichtkondensator Die Erfindung betrifft elektrostatische Wickel- und Schichtkondensatoren. Es ist bekannt, derartige Kondensatoren über eine Schmelzsicherung, die innerhalb oder außerhalb des Kondensatorgehäuses angeordnet sein kann, an das Netz anzuschließen. Tritt bei einer solchen Anordnung ein Durchschlag in dem Kondensator .ein, so wird, wenn es sich um einen normalen Kondensator handelt, dieser infolge des Durchschlags kurzgeschlossen, und der in die Durchschlagsstelle fließende Kurzschlußstrom bringt die Sicherung zum: Schmelzen. Dadurch werden schädliche Auswirkungen des Kurzschlusses auf das Netz wesentlich herabgesetzt. Der Kondensator selbst ist aber nach dem Durchschlag unbrauchbar und muß durch einen anderen ersetzt werden.Electrostatic Winding or Film Capacitor The invention relates to electrostatic wound and film capacitors. Such capacitors are known Via a fuse that is inside or outside the capacitor housing can be arranged to connect to the network. Occurs with such an arrangement a breakdown in the capacitor .ein so will if it is a normal Capacitor, this short-circuited as a result of the breakdown, and the in The short-circuit current flowing through the breakdown point causes the fuse to: melt. As a result, the harmful effects of the short circuit on the network become significant degraded. However, the capacitor itself is unusable after the breakdown and must be replaced by another.

Gemäß der Erfindung ist mindestens eine der auf das als Träger dienende Dielektrikum aufgebrachten Kondensatorbelegungen in eine große Anzahl einzelnerelektrisch parallel geschalteter Metallflächen unterteilt,- von denen jede über seine Abschmelzstelle unmittelbar mit einem allen Metallflächen gemeinsamen, auf das gleiche Dielektrikum aufgebrachten und als Stromzuführung zu den einzelnen Metallflächen dienenden metallischen Randstreifen verbunden ist. Tritt bei einem Kondensator mit derart unterteilten Belegungen an einer der einzelnen Metallflächen ein Durchschlag ein, so schmilzt infolge des Kurzschlußstromes lediglich die vor dieser Fläche liegende Schmelzstelle, und es wird hierdurch nur diejenige Metallfläche, in der sich die kranke Stelle befindet, abg'esc'haltet. Alle übrigen Metallflächen bleiben aber nach wie vor voll, verwendungsfähig. Es ist dann zwar durch den Ausfall der einen Metallfläche die Kapazität des Kondensators etwas kleiner geworden. Bei genügender Unterteilung spielt aber diese Verringerung der Kapazität im allgemeinen keine Rolle.According to the invention, at least one is the one serving as a carrier Dielectric applied capacitor assignments in a large number of individual electrical metal surfaces connected in parallel, - each of which has its melting point directly with a common to all metal surfaces, on the same dielectric applied and serving as a power supply to the individual metal surfaces metallic Edge strip is connected. Occurs with a capacitor with such subdivided Deposits on one of the individual metal surfaces, a breakdown melts due to the short-circuit current only the melting point in front of this area, and it only becomes that metal surface in which the diseased area is located is held. All other metal surfaces remain full, usable. It is then through the failure of one metal surface The capacitance of the capacitor has become a little smaller. If the subdivision is sufficient, it plays but this reduction in capacity generally does not matter.

Es sind bereits Kondensatoren bekanntgeworden, bei denen die einzelnen Belegungen in eine Anzahl von Zungen unterteilt waren. Hierbei bestanden die Belegungen aus selbständigen Metallfolien, und die Zungen waren außerdem verhältnismäßig breit, konnten also keineswegs als Abschmelzstege dienen. Es mußte bei diesen Kondensatoren auch streng darauf geachtet werden, daß den Zungen einer Belegung jeweils zwei Zungen der anderen Belegung gegenüberlagen. Eine Herstellung von Wickelkondensatoren ist in dieser Weise nicht möglich. Der Zweck dieser Anordnung ist, Wirbelströme in den Belegungen durch die zungenartige Ausbildung dieser Belegungen zu verhindern.There are already known capacitors in which the individual Assignments were divided into a number of tongues. The occupancies existed here made of separate metal foils, and the tongues were also relatively wide, could not serve as melting bars. It had to These capacitors also strictly ensure that the tongues have an occupancy two tongues each facing the other assignment. A manufacture of wound capacitors is not possible in this way. The purpose of this arrangement is to prevent eddy currents to prevent in the assignments by the tongue-like formation of these assignments.

Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung von Schichtkondensatoren bekannt, bei denen ganze Kondensatorensätze niedriger Kapazität dadurch gewonnen werden, daß man aus einer fortlaufenden Belegung durch Unterteilung quer zu dieser Belegung eine Anzahl von Einzelbelägen herstellte, die aber, wenn sie auf die elektrische Unterlage aufgebracht waren, in keinerlei leitendem Zusammenhang mehr miteinander standen. Endlich sind Kondensatoren bekannt, bei denen die Zuführungen, die mit den Belegungen aus einem Stück bestehen konnten, als Schmelzsicherungen ausgebildet werden. Brannten diese Schmelzsicherungen jedoch durch, so war der ganze Kondensator unbrauchbar geworden und mußte durch pinenneuenersetztwerden. SchließlichsindKondensatoren bekannt, bei denen zur Erzielung von Kapazitäten für hohe Spannungen hintereinandergeschaltete Teilkondensatoren über Abschmelzstege miteinander verbunden waren. Auch hier waren jedoch die Teilkapazitäten in sich geschlossene Kondensatoren, die durch eine Schmelzsicherung an ,eine Zuleitung angeschlossen wurden. Bei Durchschlägen eines solchen Teilkondensators mußte dieser entweder sofort oder nachdem einige Zeit ein Notbetrieb ohne den durchgeschlagenen Kondensator aufrechterhalten wurde, ausgewechselt und durch einen neuen betriebsfähigen Kondensator ersetzt werden.Furthermore, there is a method for the production of film capacitors known, in which whole capacitor sets of low capacitance are thereby obtained that you can get from a continuous allocation by subdividing across this Allocation produced a number of individual linings, but when they are on the electrical Underlay were applied, in no more conductive connection with each other stood. Capacitors are finally known in which the leads that with the assignments could consist of one piece, designed as fuses will. If these fuses burned out, however, the whole capacitor was gone became unusable and had to be replaced by new pines. Finally, there are capacitors known in which to achieve capacities for high voltages connected in series Partial capacitors were connected to one another via melting bars. Were here too However, the partial capacities are self-contained capacitors, which are created by a fuse connected to a supply line. If such a partial capacitor breaks down this had to either immediately or after some time an emergency operation without the broken through Capacitor was maintained, replaced and serviceable with a new one Capacitor to be replaced.

In allen diesen Fällen handelt es sich um das in der Elektrotechnik allgemein übliche Prinzip der Anwendung von Schmelzsicherungen zur Abschaltung von ersetzbaren Teilen, in denen ein Kurzschluß entstanden ist. Dagegen handelt es sich bei der gekennzeichneten Anordnung um den Gedanken, nicht auswechselbare Teile von Kondensatoren so zu gestalten, daß bei ihrem Ausfall der Gesamtkondensator nicht aus dem Betrieb gezogen werden muß.In all of these cases it is the case in electrical engineering common principle of the use of fuses to switch off replaceable parts in which a short circuit has occurred. It is against it in the marked arrangement around the idea of non-interchangeable parts of To design capacitors so that if they fail, the total capacitor does not must be withdrawn from the company.

Bei der praktischen Ausbildung eines solchen Kondensators ordnet man die Schmelzstellen der einzelnen Metallflächen zweckmäßig innerhalb des Kondensatorwickels oder Stapels an. Die Schmelzstellen können hierbei mit den zugehörigen Metallflächen aus einem zusammenhängenden Metallbelag bestehen.In the practical training of such a capacitor one arranges the melting points of the individual metal surfaces expediently within the capacitor winding or stack. The melting points can here with the associated metal surfaces consist of a cohesive metal covering.

Ausführungsbeispiele der gekennzeichneten Anordnung sind in den Figuren dargestellt. Die Fig. i bis 7 zeigen metallisierte Wickelbänder, wie sie zum Aufbau von Kondensatoren gemäß der Erfindung verwendet ii@erden.Embodiments of the marked arrangement are shown in the figures shown. FIGS. I to 7 show metallized wrapping tapes as they are used for construction used by capacitors according to the invention ii @ ground.

Fig. 8 zeigt den Querschnitt durch zwei gemäß Fig.7 ausgebildete, im Kondensator aufeinanderliegende Bänder. Fig. i zeigt ein Dielektrikums.band, beispielsweise ein Papierband, das an den schraffierten Stellen metallisiert ist. Die nicht schraffierten Stellen sind metallfrei. Die Metallisierung ist so angeordnet, daß sich einzelne getrennte Metallflächen i, 2, 3, q, 5 usw. ergeben. Diese einzelnen Metallflächen stellen parallel geschaltete Kondensatoren dar. Als Stromzuleitungen zu den Metallflächen dienen die Stege 6, 9, io usw., die einerseits mit den Metallflächen und anderseits mit einem metallisierten Rand i i verbunden sind. Bei 12 ist die Metallisierung des Randes etwas verstärkt, und ein in der Abbildung nicht sichtbarer Streifen des Randes ist für den Stromanschluß umgefaltet.FIG. 8 shows the cross section through two formed according to FIG. Ribbons lying one on top of the other in the capacitor. Fig. I shows a Dielektrikums.band, for example a paper tape that is metallized at the hatched areas. The unhatched areas are free of metal. The metallization is arranged so that individual separate metal surfaces i, 2, 3, q, 5 etc. result. This individual Metal surfaces represent capacitors connected in parallel. As power supply lines the webs 6, 9, io, etc. serve to the metal surfaces, on the one hand with the metal surfaces and on the other hand are connected to a metallized edge i i. At 12 it is Metallization of the edge somewhat reinforced, and one not visible in the picture The edge strip is folded over for the power connection.

Zwei derartige Bänder @ werden zusammen zu einem Kondensator aufgewickelt. Das zweite Band wird hierbei in einer solchen Lage eingewickelt, daß sich sein metallisierter Rand auf derjenigen Seite befindet, auf der das erste Band seinen metallfreien Rand 13 besitzt. Auf die nach dem Wickeln vorhandenen beiden Stirnseiten wird je ein Metallbelag aufgespritzt, der als Stromanschl.ußfl.äche dient.Two such tapes @ are wound together to form a capacitor. The second tape is wrapped in such a position that its metallized Edge is located on the side on which the first band has its metal-free edge 13 owns. One is placed on each of the two end faces after winding Metal coating sprayed on, which serves as a power connection surface.

Tritt nun in diesem Kondensator innerhalb einer der Metallflächen, beispielsweise innerhalb der Fläche q., ein Durchschlag ein, so fließt ein Kurzschlußstrom vom Netz und von den übrigen Metallflächen über den Steg 9 und bringt diesen Steg zum Schmelzen. Der Steg muß natürlich so schmal und so lang sein, daß der Kurzschlußstrom hier die erforderliche Schmelzwärme entwickelt. Nach dem Durchschmelzen des Steges q ist die Metallfläche 4. abgeschaltet, und der Kondensator ist ohne diese Fläche weiter verwendungsfähig. Besitzt ein Kondensator beispielsweise i oo -oder i ooo solche Flächen, so ist seine Kapazität nach dem Abschmelzvorgang nur um i % oder o, i % abgesunken.If now occurs in this capacitor within one of the metal surfaces, For example, a breakdown occurs within the area q., a short-circuit current flows from the network and from the other metal surfaces over the web 9 and brings this web to melt. The web must of course be so narrow and so long that the short-circuit current the required heat of fusion is developed here. After the web has melted through q the metal surface is 4. switched off, and the capacitor is without this surface can still be used. For example, if a capacitor has i oo -or i ooo such areas, its capacity after the melting process is only i% or o, i% decreased.

Man kann den Widerstand der Stege durch Änderung ihrer Länge oder ihrer Breite verändern und so auf jeden gewünschten Widerstandswert bringen, der für ein gutes Abschmelzen erforderlich ist. Die Fig. a und 3 zeigen Ausführungsbeispiele, bei denen die Stege 1¢ und 15 eine wesentlich größere Länge besitzen als bei der Ausbildung nach Fig. i.One can increase the resistance of the webs by changing their length or change its width and thus bring it to any desired resistance value, the is required for good meltdown. FIGS. A and 3 show exemplary embodiments, in which the webs 1 ¢ and 15 have a much greater length than in the Training according to Fig. I.

Um das Abschmelzen der zu den Metallflächen führenden Stege, insbesondere bei schweren Kurzschlüssen, zu erleichtern, kann man auch entsprechend Fig. 4 .eine oder mehrere Einschnürungen 16 am Steg anbringen und so das Abschalten des zu unterbrechenden Kurzschlußenergieflusses auf eine Anzahl verschiedener Abschmelzstellen verteilen.To the melting of the webs leading to the metal surfaces, in particular in the event of severe short circuits, one can also use one as shown in FIG or more Attach constrictions 16 on the web and thus switch off the flow of short-circuit energy to be interrupted to a number of different melting points to distribute.

Da nach dem Abschalten des Steges die hinter ihm liegende Metallfläche für die Kapazität des Kondensators verloren ist, ist es zweckmäßig, die einzelnen Flächen so klein als möglich zu halten. Man kann zu diesem Zwecke eine Anordnung gemäß Fig.5 verwenden, bei der zunächst Hauptstege 17 `vorgesehen sind, die vom metallisierten Rand ausgehen. Erst von diesen Hauptstegen zweigen die Abschmelzstege ab, die zu den einzelnen kleinen Metallflächen gehen. Diese Flächen kann man unter Umständen verringern auf die Durchschnittsgröße einer normalen Durchschl.agsstelle, d. h. auf o,5 bis 2 cm°. Die Breite der Abschmelzstege wird um so viel kleiner gewählt als die Breite der Hauptstege, daß diese bei einem schweren Durchschlag nicht vom Abschmelzen eines Einzelsteges in Mitleidenschaft gezogen werden. Die Einzelstege können hierbei alle Formen haben, wie sie beispielsweise in den Fig. i bis q. angedeutet sind.There, after the footbridge has been switched off, the metal surface behind it for the capacity of the capacitor is lost, it is convenient to use the individual To keep areas as small as possible. One can use an arrangement for this purpose use according to Figure 5, in which first main webs 17 'are provided, which from metallized edge go out. Only from these main webs do the melting webs branch off that go to the individual small metal surfaces. These areas can be found under Circumstances reduce to the average size of a normal puncture point, d. H. to 0.5 to 2 cm °. The width of the melting bars is chosen to be so much smaller than the width of the main webs, so that they are not affected by a heavy breakdown Melting off a single web are affected. The single bars can in this case have all forms, as shown, for example, in FIGS. i to q. indicated are.

Um den Kondensator auch: vor einem Durchschfag zu sichern, der in dem Hauptsteg auftreten könnte, wird zweckmäßig an der Stelle i9 eine Einschnürung vorgesehen von einer solchen Größte, daß sie einen etwas größeren Strom aushält als die Einzelstege 18.To protect the capacitor from a breakthrough that occurs in the main web could occur, a constriction is expediently at the point i9 provided by such a size that it can withstand a somewhat larger current than the single bars 18.

Um die Stege gegen die benachbarten Metallflächen zu isolieren, sind metallfreie Streifenerforderlich. Diese metallfreien. Streifen gehen natürlich für die Kapazität des Kondensators verloren. Sie werden deshalb zweckmäßig so klein als möglich gehalten, wobei allerdings ihre zulässige kleinste Breite von der Betriebsspannung des Wickels abhängt. Insbesondere für Wickel mit mittleren Spannungen, d. h. in der Gegend von 5oo Volt, sind Breiten zwischen o,2 und o,5 mm zweckmäßig.In order to isolate the webs from the neighboring metal surfaces, are metal-free strips required. These metal-free. Stripes go for, of course the capacitance of the capacitor is lost. This is why they become so small for practical purposes kept as possible, although their smallest permissible width depends on the operating voltage depends on the wrap. In particular for medium-tension windings, i. H. in around 500 volts, widths between 0.2 and 0.5 mm are appropriate.

Um möglichst wenig Kapazität durch die frei bleibenden Streifen zu verlieren, empfiehlt es sich auf alle Fälle, den metallfreien Rand 20 (vgl. Fig. 3) und den Abstand 2 i vorn metallisierten Rand i 2 bis zum angrenzenden Rand der nächstgelegenen-Kapazitätsfläche gleich groß zu machen. Denn die Breite des metallfreien Randes 2o geht ja sowieso. auf beiden Seiten für die Kapazität des Kondensators verloren.In order to minimize the capacity through the remaining strips lose, it is advisable in any case to remove the metal-free edge 20 (see Fig. 3) and the distance 2 i from the metallized edge i 2 to the adjacent edge of the to make the closest capacity area the same. Because the width of the metal-free Randes 2o works anyway. on both sides for the capacitance of the capacitor lost.

Fig.6 zeigt eine Ausbildung des Metallbelags, bei der die einzelnen Metallflächen 22 kammartig so schmal ausgebildet sind, daß sie gleichzeitig als Abschmelzstreifen wirken. Man kann bei dieser Art der Unterteilung beispielsweise so weit gehen, daß die einzelnen metallisierten Streifen 22 eine Breite von i mm und die dazwischenliegenden metallfreien Streifen 23 eine Breite von o, i mm besitzen.6 shows a design of the metal covering, in which the individual Metal surfaces 22 are designed in a comb-like manner so narrow that they are at the same time as Melt-off strips act. With this type of subdivision, for example go so far that the individual metallized strips 22 have a width of 1 mm and the intermediate metal-free strips 23 have a width of 0.1 mm.

Sofern @es sich ermöglichen läßt, legt man die Absrhmelzstege zweckmäßig in eine feldfreie Zone des Kondensators. Man erhält hierdurch den Vorteil, daß in dem Abschmmel:zsteg kein Durchschlag auftritt. Ein Durchschlag im Abschmelzsteg hätte den Nachteil, daß dadurch bereits die ganze an ihm haftende Metallfläche ausfallen würde.If @ it can be made possible, the Absrhmelzstege is placed appropriately in a field-free zone of the capacitor. This has the advantage that in the demolition: zsteg no breakdown occurs. A breakthrough in the melt-off bridge would have the disadvantage that the entire metal surface adhering to it would fail as a result would.

Ein Ausführungsbeispiel, bei dem sich die Stege in der feldfreien Zone befinden, zeigen die Fig.7 und B.An embodiment in which the webs are in the field-free 7 and B.

Fig.7 zeigt wieder ein an den schraffierten Flächen metallisiertes Dielektrikumsband. Mit 24 und 2 5 sind zwei einzelne Metallflächen und Zeit 26 und 27 die dazugehörigen Abschmelzstege bezeichnet. 28 ist der metallfreie Rand des Dielektrikumbandes.7 shows again a metalized on the hatched areas Dielectric tape. With 24 and 2 5 are two single metal surfaces and time 26 and 27 denotes the associated melting bars. 28 is the metal-free edge of the Dielectric tape.

Fig.8 zeigt das in Fig.7 dargestellte metallisierte Dielektrikumsband im Querschnitt zusammen mit ,einem zweiten entsprechend metallisierten Band in der beim Aufwickeln verwendeten Lage, bei welcher sich der rnetallfreie Rand 28 des reinen Bandes auf der dem metallfreien Rand 28' des anderen Bandes entgegengesetzten Seite befindet. Es ist beim Vergleich mit Fig.7 deutlich zu ersehen, daß die Stege 26, 27 an Stellen kommen, an .denen ihnen der metallfreie Rand des zweiten Bandes gegenüberliegt, so daß sich hier kein elektrisches Feld ausbilden kann.FIG. 8 shows the metallized dielectric tape shown in FIG in cross section together with, a second correspondingly metallized band in the position used during winding, in which the metal-free edge 28 of the pure band on the opposite of the metal-free edge 28 'of the other band Side is located. A comparison with FIG. 7 clearly shows that the webs 26, 27 come to places where they have the metal-free edge of the second band opposite, so that no electric field can develop here.

Die in den Ausführungsheispiel.en dargestellten Dielektrikumsbänder lassen sich in einfacher Weise dadurch metallisieren, daß man den Metallbelag in der vielleicht etwas verworren aussehenden Gestalt der zu metallisierenden Flächen auf das Dielektrikum aufdruckt. Man kann aber auch in der Gestalt der metallfreien Flächen einen Stoff aufdrucken, der die Metallisierung nicht annimmt oder an dem sie nicht fest haftet, so daß nachher hier kein Metallbelag entsteht oder man ihn wegwischen kann.The dielectric strips shown in the exemplary embodiments can be metallized in a simple manner that the metal coating in the perhaps somewhat confused-looking shape of the surfaces to be metallized printed on the dielectric. But you can also use the metal-free form Printing a material on surfaces that does not accept the metallization or on which it does not adhere firmly, so that afterwards there will be no metal coating or it will be can wipe away.

Man kann die Metallbelegungen natürlich auch aus Folie in den angegebenen Formen ausstanzen, doch dürfte das Metallisierungsverfahren vorzuziehen sein.You can of course also use the metal coverings in the specified foil Punch out shapes, but metallization is preferable.

Claims

PATENT CLAIMS: i.

Electrostatic winding: or layer capacitor, characterized in that at least one of its serving as a carrier Dielectric applied coatings in a large number, individual, electrical metal surfaces connected in parallel, each of which has a melting point immediately with one common to all metal surfaces, on the same Dielectric applied and as a power supply to the individual metal surfaces serving metallic edge strips is connected. z. Capacitor. according to claim i, characterized in that the melting points are within the capacitor winding , or stacks are arranged.

3. Capacitor according to claim i and a, characterized in that that the melting points with the associated metal surfaces from a contiguous Consist of metal covering. q ..

Capacitor according to Claims i to 3, characterized in that that the melting points are narrow in relation to the individual metal surfaces Power supply lines exist.

5. Capacitor according to claim i or one of the following, characterized in that the melting points are in a field-free zone of the capacitor lie.

6. Capacitor according to claim i or one of the following, characterized in that that the metal surfaces are designed so that they also have their own melting points form.