DE756094C - Fluessigkeits-, insbesondere wassergekuehlter, elektrischer Kondensator - Google Patents

Description

• Flüssigkeits-, insbesondere wassergekühlter, elektrischer Kondensator Für die Bemessung von Kondensatoren ist die elektrische Beanspruchung des Dielektrikums und seine Temperatur während des Betriebs ausschlaggebend. Bei hohen Frequenzen ist die Wärmeerzeugung verhältnismäßig groß. In diesen Fällen hat man versucht, dieTemperaturen durch Kaltwasserkühlung herabzusetzen.
• Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Wickelkondensatoren, die in ein mit einem flüssigen Isoliermittel gefülltes Gehäuse eingesetzt sind. Um die Wärme vom Kondensator durch das Isoliermittel abzuleiten, ist ein verhältnismäßig großes Temperaturgefälle notwendig. Außerdem ist ein ziemlich großer Temperaturunterschied zwischen dem Isoliermittel und der wärmeabgebenden Oberfläche erforderlich. Als wärmeabgebende Oberfläche kann dabei das Gehäuse oder eine Kühlschlange dienen. Ferner ist ein beträchtlicher Temperaturunterschied zwischen dem Isoliermittel und den aus den Wickel herausgeführten Stromableitungen erforderlich, die die Wärme aus den inneren Wickeln herausleiten. In den wärmeleitenden Metallteilen der Wickel selbst ist infolge des begrenzten Querschnittes dieser Teile ein Temperaturgefälle vorhanden. Im flüssigen Isoliermittel ist das Temperaturgefälle von besonderer Bedeutung, wenn man die örtliche Temperatur durch Herabsetzung der Temperatur des Isoliermittels tief halten. will, weil die verfügbaren flüssigen Isoliermittel leicht zäh werden, wenn ihre Temperatur stark herabgesetzt wird. Dann verschlechtert sich nämlich die Wärmeabgabe durch Konvektion über das Isoliermittel, so daß die meiste Wärme nur durch Wärmeleitung ° durch das Isoliermittel abgeführt wird.
• Nach der Erfindung ergibt sich dadurch eine besonders gute Wärmeableitung, daß die Beläge der Kondensatorwickel mit die Kühlflüssigkeit führenden Rohren zweckmäßig durch Lötung gut wärmeleitend verbunden werden. Zur weiteren Förderung der Wärmeableitung sollen die Metallbeläge der Wickel einer Polarität einen für die Wärmeableitung maßgebenden Querschnitt und an einer Seite der Wickel Fortsätze erhalten, durch die eine besonders gute Wärmeableitung zu der metallischen Oberfläche des wärmeableitenden Mittels gegeben ist. Da die Beläge der Wickel gewöhnlich aus schwer lötbarem Stoff bestehen, werden vorteilhaft Metallplatten von guter Lötbarkeit neben den Belägen in die Wickel eingelegt.
• Ein Ausführungsbeispiel der gekennzeichneten Anordnung wird in den Abb. i bis 6 gezeigt.
• Der Kondensator besteht aus einer Anzahl von Wickeln 2, die im Gehäuse i eingeschlossen sind, und zwar sind im dargestellten Fall zehn Wickel 2 in zwei Gruppen 3 und .I angeordnet (vgl. Abb.3 und .I), von denen jede fünf Wickel besitzt, die untereinander parallel geschaltet sind. Die zwei Gruppen sind in Serie geschaltet. Ein Isoliermittel 5 umgibt die Wicke12. Als wärmeableitendes Mittel ist eine im Innern des Gehäuses i untergebrachte Kupferrohrschlange 6 vorgesehen, durch die Wasser oder eine andere wärmeableitende Flüssigkeit strömt. Die Schlange 6 ist hier auf besondere Art angeordnet, die am besten unter Bezugnahme auf die Lage der Kondensatorwickel 2 beschrieben wird. Die Kondensatorwickel sind flach zueinander in zwei Gruppen aufgestellt. In jeder Gruppe springen die Anschlußstreifen 7 einer Polarität auf der einen Seite der Gruppe vor, während die Anschlußstreifen 8 der anderen Polarität auf der gegenüberliegenden Seite der Gruppe heraustreten, wie in Abb. 2 zu sehen ist. Die zwei Gruppen sind hinsichtlich ihrer Lage zueinander umgedreht und so aufgestellt, daß z. B., wenn man von vorn oder von oben auf die Wickel sieht, wie in Abb. 2 .oder 3, die Anschlulistreifen 7 der Gruppe 3 und die Anschlußstreifen 8 der Gruppe q. nach rechts, die Anschlußstreifen 8 der Gruppe 3 und die Anschlußstreifen 7 der Gruppe d. nach links herausragen. Als wärmeableitendes Mittel ist hier die Kühlschlange 6 herangezogen. Da die eine Gruppe dieser Streifen 8 rechts vorn und die andere Gruppe links rückwärts liegt, verlaufen die am Boden und oberhalb der Wickel liegenden Teile der Kühlschlange diagonal, wie aus Abb. 3 zu entnehmen ist. Dadurch wird gleichzeitig erreicht, daß die Hochspannungsleitungen 25 nicht durch die Kühlschlange versperrt sind.
• Somit ist eine unmittelbare wärmeleitende Verbindung zwischen den vertikalen Teilen der Kühlrohrschlange 6 und den Anschlußstreifen 8 und damit den Belägen der Wickel geschaffen, so daß die in den Wickeln entstandene Wärme besser als bisher aus diesen abgeleitet wird. Außerdem sind die Beläge, die mit den Streifen 8 in Berührung stehen, entweder doppelt so stark wie bisher bemessen, oder es sind zwei Lagen aufeinandergelegt. Diese Beläge werden über die Papierlagen hinaus fortgesetzt, wie bei io in Abb. 2 angedeutet ist.
• Früher wurden die Anschlußstreifen elektrischer Kondensatoren so schmal gemacht wie hier die Streifen 7, da sie nur auf Grund der zulässigen Stromdichte dimensioniert wurden. Der Gesamtquerschnitt solcher Streifen war daher für die Wärmeleitung entlang dieser Streifen unzulänglich. Dieser geringe Querschnitt wird hier nur noch für die Streifen ; beibehalten, da diesen hier keine besondere Wärmeleitung zugedacht ist. Dagegen «-erden, um die Wärmeleitung aus dem Innern der Wickel zu verbessern, die Anschlußstreifen 8 so breit als möglich gemacht und gleichzeitig dicker, als durch die Stromführung bedingt ist. Im vorliegenden Beispiel sind die Anschlußstreifen 8 wegen später beschriebener Einzelheiten nicht so breit wie die Wickel 2.. Die leervortretenden Enden der Beläge io sind ausgeschnitten, wie bei i i angedeutet ist, um diese Lagen der Beläge mit den Anschlußstreifen 8 gleich breit zu machen. Eine größere Anzahl dieser Anschlußstreifen 8 wird an mehreren Stellen zwischen den Lagen der Wickel 2 eingelegt. Die Bündel der Beläge io und der Streifen 8 werden mechanisch zusammengehalten, z. B. durch Bolzen in den Löchern 12, um ein starres Bündel zu schaffen, das aus dem Wickel seitlich herausragt. Vorzugsweise ist die Wendungszahl der Kühlschlange 6 so gewählt, daß die Räume zwischen den vertikalen Teilen der Schlange, die parallel zu den Bündeln der Beläge io und Streifen 8 verlaufen, der Lage nach mit diesen Bündeln so übereinstimmen, daß diese eng in die Zwischenräume passen und gut wärmeleitend befestigt.werden können. Diie Beläge 1o bestehen normalerweise aus Aluminium, das schwer gelötet werden kann und das auch die Eigenschaft hat, Luft zwischen den einzelnen Lagen einzuschließen, wenn nicht Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden. Eine solche besteht z. B. darin, daß Kitt von guter Wärmeleitfähigkeit verwendet wird. Aluminium wird deshalb genommen, weil die gut lötbaren Metalle im allgemeinen teurer sind und Aluminium in der erforderlichen. Dicke leichter mit dem Papier eingerollt werden kann. Die Anschlußstreifen 8 sind ausKupfer und werden verzinnt, um leichter gelötet werden zu können.
• Die aus den Aluminiumbelägen io und dem verzinnten Kupferstreifen 8 bestehenden Bündel sind durch Lötung oder eine andere Schmelzverbindung metallisch so mit den Wasserrohren 6 verbunden, wie bei 15 in den Abb. 4 und 5 gezeigt ist. Diese Verbindung erhält eine genügende Dicke, um einen guten Wärmeübergang zu sichern. Sie wird so kräftig gemacht, daß sie auch Erschütterungen während des Transportes genügend Widerstand leistet. Auch Rostbildungen können die Verbindungen nicht so weit schädigen, daß der Wärmeübergang wesentlich gestört wird. Die Verbindung zwischen den aus den Belägen io und den Streifen ,8 gebildeten Bündeln und den Wasserrohren 6 wird durch einen Stoff hergestellt, der sich für eine Haft- oder Kittverbindung eignet, aber nicht zu Gaseinschlüssen neigt. Die Streifen 8 der beiden Wickelgruppen 3 und :4 sind über die Wasserrohre 6 geerdet, die ihrerseits beispielsweise über das Gehäuse i geerdet sind. Der geerdete Teil kann als eine Polarität des Kondensators benutzt werden. In diesem Fall werden die anderen zwei Klemmen miteinander verbunden, so daß zwei Wickelgruppen parallel geschaltet sind. Die Wickelgruppen 3 und 4 können aber auch in Reihe geschaltet werden. In diesem Fall wird kein Strom dem geerdeten Teil des Gehäuses entnommen.
• Bei großen Strömen ist für- den Erdungsanschluß eine bessere Leitung vorzusehen, die nicht von den zufälligen Kontakten zwischen der Kühlschlange und dem Gehäuse abhängt. Aus diesem Grund ist an der Kühlschlange 6 oben ein biegsames Erdungskabel 17 durch Lötung befestigt. Dieses Kabel ist durch Hartlot 18 an einer geerdeten Klemmenplatte 1g befestigt, die mit einem weichen Lot21 in einer Vertiefung 22 rund um die mittlere Öffnung23 am Gehäuse i oben befestigt wird, wenn der Kondensator fertig ist. Der Unterschied des Schmelzpunktes zwischen dem Hartlot 18 und dem Weichlot 21 reicht aus, um eine spätere Beschädigung der ersten Lötung zuverlässig auszuschließen. Ferner ist zwischen den beiden Gruppen 3 und .4 eine Trenn- und Versteifungsplatte 30 angeordnet. Sie besitzt an den gegenüberliegenden Seiten Endplatten 31 und 32, die an den Wasserrohren 6 angelötet sind, wie in Abb. 2 gezeigt ist. Die Endplatten steifen die Wasserrohre ab.
• Wenn die Wärme nur von dem geerdeten oder sogenannten Niederspannungsteil der Wickelgruppen abgeleitet wird, so hat das den Vorteil, daß die Wasserrohre 6 nicht besonders vom Gehäuse i isoliert zu «erden brauchen. Die äußeren Anschlüsse für die Wasserrohre müssen nicht vom Gehäusepotential oder gegen Erde isoliert werden.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Flüssigkeits-, insbesondere wassergekühlter, elektrischer Kondensator, insbesondere für hohe Frequenzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Beläge der Kondensatorwickel mit die Kühlflüssigkeit führenden Rohren zweckmäßig durch Lötung gut wärmeleitend verbunden sind.
2. 2. Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbeläge der Wickel mindestens einer Polarität einen für die Wärmeleitung maßgebenden Querschnitt und an einer Seite der Wickel Fortsätze besitzen, die mit den die Kühlflüssigkeit führenden Rohren gut wärmeleitend verbunden sind.
3. 3. Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Metallplatten aus leicht lötbarem Material neben den Metallbelägen in die Wickel mindestens einer Polarität eingelegt sind und daß diese mit den die Kühlflüssigkeit führenden Rohren gut wärmeleitend verbunden sind.
4. 4. Kondensator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Belagfortsätze und eingelegte Metallplatten nur nach einer Seite jeder einzelnen Wickelgruppe herausgeführt sind.
5. 5. Kondensator nach Anspruch 4 mit nebeneinanderliegenden Wickelgruppen, dadurch gekennzeichnet, daß die Belagfortsätze bzw. die eingelegten Metallplatten nebeneinanderliegender Wickelgruppen (3, 4 in Abb. 3 und .4) in entgegengesetzter Richtung herausgeführt sind.
6. 6. Kondensator nach Anspruch 5 mit zwei nebeneinanderliegenden Wickelgruppen, gekennzeichnet durch eine die Kühlflüssigkeit führende Rohrschlange(6), deren lotrecht verlaufende Rohrteile an den außenliegenden Enden der Belagfortsätze bzw. der eingelegten Metallplatten" angeordnet sind (Abb. 2) und daß die einzelnen, auf verschiedenen Seiten der Wickelgruppen befindlichen lotrechten Rohrteile durch am Boden bzw. oberhalb der Wickel verlaufende, etwa diagonal liegende Rohrteile verbunden sind (Abb. 3).
7. 7. Kondensator nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch an den lotrechten Teilen der Rohrschlange (6) angelötete Endplatten (30,3r), die miteinerzwischendenWickelgruppen (3,4) liebenden Versteifttngshlatte (30) verbunden sind (Abb. 3). ZurAbgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften NI-. 225 318. 387 96-+. ;9i 222 -USA.-Patentschrift \ r. 1 934 475.