DE765703C - Elektrostatischer Wickelkondensator - Google Patents

Description

• Elektrostatischer Wickelkondensator Die eines Kondensators wird im allgemeinen bestimmt durch die schwächste Stelle des Dielektrikums. An dieser Stelle erfolgt bei steigender Spannung der Durchschlag. Die Erfindung geht aus von, der Tatsache, daß bei einem Durchschlag an einer schwachen Stelle des Dielektrikums die metallische Belegung um die Durchschlagsstelle herum unter dem Einfluß des entstehenden Funkens .gelegentlich verschwindet. Macht man die Folienstärke nicht allzu dick, z. B. wie bereits bekannt gleich o,oo6 mm, so schmilzt oder verdampft der Metallbelag in einem größerenUmkreis um dieDurchschlagsstelle herum, als das Dielektrikum zerstört wird. Die Durchschlagsstelle ist infolgedessen nach dem Durchschlag durch das noch vorhandene Dielektrikum isoliert, so daß ein erneuter Durchschlag nicht stattfinden kann. Der Kondensator heilt sich gewissermaßen bei dem Durchschlag an der schlechten Stelle von selbst aus. Die Vorschläge zur Herstellung von auf dieser Erkenntnis aufgebauten Kondensatoren haben jedoch noch zu keiner Einführung solcher Kondensatoren in die Praxis geführt, da die verwendeten Metallbelegungen noch nicht die richtige Dicke hatten.
• Gemäß der Erfindung soll mindestens eine Kondensatorbelegung aus einem unter Vakuum auf das Dielektrikum aufgebrachten Metallniederschlag bestehen von einer Dicke von 0,00-a mm oder o,ooz mm oder kleiner. Hierdurch wird erreicht, daß man zum Ausheilen der schlechten Stellen geringere Energiemengen benötigt als bei den früheren Versuchen. Die Verringerung der Energiemenge zum Ausheilen bei einem Durchschlag ist deshalb von Wichtigkeit, weil sonst bei Kondensatoren kleinerer Kapazität und geringerer Isolation die Energiemenge dieser Kondensatoren bei ihren Betriebsspannungen nicht mehr ausreicht, um beim Durchschlag eine solche Strommenge zu liefern, wie sie erforderlich ist, um die metallische Belegung um die schlechte Stelle herum wegzubrennen. Man mußte deshalb seither zum Ausbrennen stets einen besonderen Kondensator parallel schalten, der die Energie lieferte. Die Folge davon war, daß man zwar Kondensatorfolien vor der betriebsmäßigen Verwendung mittels Parallelkondensatoren an den schlechten Stellen ausbrennen konnte; bei der betriebsmäßigen Verwendung des Kondensators, z. B. in irgendeiner Schaltung, bei der nicht ein besonderer Kondensator als Energielieferant parallel geschaltet war, fand jedoch eine Selbstausheilung nicht statt.
• Durch die Verringerung der 'Metallbelagdicke und damit der zum Ausheilen erforderlichen Energiemenge, wie sie durch die Erfindung erreicht wird, erhält man außerdem noch den sehr wichtigen Vorteil, daß die beim Wegbrennen der Belegung an der Durchschlagsstelle entstehenden Wärme- und Gasmengen sehr klein werden. Dies ist deshalb von besonderer Wichtigkeit, damit beim Durchschlag in einem fertigen Kondensatorwickel nicht durch die entstehenden Wärme-und Gasmengen Druckspannungen hervorgerufen werden, welche den Kondensator aufreißen, so daß er durch diese rein mechanische Zerstörung unbrauchbar wird.
• Die Metallbelegung wird bei der Erfindung nicht als selbständige Folie verwendet, sondern als Metallniederschlag auf dem Dielektrikum. Die Verwendung einer selbständigen Folie von der angegebenen geringen Dicke würde den großen Nachteil besitzen, daß sie nur in sehr geringen Längen herzustellen ist und daß sie eine sehr kleine Zerreißfestigkeit besitzt. Sie würde sich außerordentlich schlecht verarbeiten lassen. Bei dem Erfindungsgegenstand befindet sich die Belegung unmittelbar auf dem Dielektrikum, das als Träger die erforderliche Zerreißfestigkeit für die Verarbeitung ergibt.
• Da bei diesen dünnen Metallschichten die Gefahr besteht. daß der Ohmsche Widerstand des Kondensators außerordentlich groß wird, sind bei dem Kondensator gemäß der Erfindung nur solche .Metallschichten verwendet, die im Vakuum aufgebracht sind. Durch das Aufbringen im Vakuum wird vermieden. dal3 sich zwischen den einzelnen lletallmolekiilett Oxvdeinschlüsse bilden, die den Widerstand vergrößern.
• Gemäß der Erfindung hergestellte Kondensatoren haben ferner noch den Vorteil, daß man mit einer Papierzwischenlage auskommen kann. Bei den normalen Kondensatoren werden dagegen immer mehrere Papierzwischenlagen verwendet, damit sich die schlechten Stellen des Papiers gegenseitig abdecken. Dieses Abdecken ist bei Kondensatoren -emäß der Erfindung nicht erforderlich. da durch das Wegbrennen des Metallbelags an der Durehschlagsstelle die schlechten Stellen des Papiers durchschlagsicher gemacht werdet.
• Wenn auch der Kondensator sich während des normalen Betriebs bei einem Durchschlag selbst ausheilt, so ist es doch zweckmäßig, bereits unmittelbar im Anschluß an die Herstellung die Durchschläge vorzunehmen. Der Kondensator wird dann so lange an eine erhöhte Spannung gelegt, bis an sämtlichen schwachen Stellen Durchschläge stattgefunden haben und um die Durchschlagsstellen herum das Metall der Belegung verschwunden ist. Vorteilhaft wird dieses Durchschlagen vor dem Tränken des Dielektrikums vorgenommen, so daß das Tränkungsmittel die Durchschlagsstellen voll ausfüllen kann. Unter Umständen kann das Tränken auch ganz in Wegfall kommen da, nachdem die Durchschläge stattgefunden haben, die schwachen Stellen des Dielektrikums nicht mehr gefährlich sind.
• Das Ausheilen des Kondensators wird dadurch gefördert, daß als Belegung In bekannter @G'eise ein Metall mit einem niedrigen Schmelzpunkt verwendet wird. Besonders zweckmäßig ist es, reine Metalle zu verwenden, da diese im flüssigen Zustand große Oberflächenkräfte besitzen. Die Folge davon ist, daß, wenn an der Durchschlagsstelle die Belegung zum Schmelzen kommt, sich die geschmolzenen Teilchen zusammenziehen und die metallische Verbindung mit der noch festen Metallschicht unterbrechen.
• Das Aufbringen der 1letallschicht im Vakuum geschieht am vorteilhaftesten in bekannter Weise durch Niederschlag aus einem Metalldampf. Man kann aber auch das bekannte Verfahren der Kathodenzerstäubung anwenden. Die Metallschicht wird vor oder während des Wickelns des Kondensators auf dem Dielektrikumstreifen aufgebracht. Um das Papier beim Aufdampfen nicht zu beschädigen und um rascher arbeiten zu können, werden zweckmäßig Metalle mit verhältnismäßig niedrigem Verdampfungspunkt. wie z. B. Kadmium oder Zink, verwendet. Bei dem beschriebenen Verfahren lassen sich sehr gut nichtfaserige Isolierstoffe als Dielektrikum verwenden. Diese Isolierstoffe, die aus Zellulosederivaten oder aus bei höherer Temperatur schmelzbaren, härtbaren oder nicht härtbaren Stoffen, wie z. B. polymeren Vinylverbindungen, bestehen können, haben durch den Fortfall der Faserstruktur den Vorteil, daß sie keine Tränkung erfordern. Andererseits besitzen diese Stoffe bei der Herstellung in dünnen Schichten sehr viele schwache Stellen. Verwendet man diese Stoffe nun gemäß der Erfindung mit einem sehr dünnen Metallbelag, so schaden diese schwachen Stellen nicht, da bei dem ersten Durchschlag an diesen Stellen die Metallbelegung verschwindet.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrostatischer Wickelkondensator, dessen schwache Stellen mit Hilfe von Durchschlägen auch beim Betrieb des Kondensators unschädlich gemacht werden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Kondensatorbelegung aus einem unter Vakuum mit einer Schichtdicke von o,oo2 mm oder kleiner auf einerrt selbständig wickelbaren Dielektrikumstreifen aufgebrachten Metallniederschlag besteht.
2. 2. Verfahren zur Herstellung von Kondensatoren nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatorbelegung aus einem Metalldampf im Vakuum auf das Dielektrikum, z. B. auf Papier, niedergeschlagen wird.
3. 3. Verfahren zur Herstellung von Kondensatoren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator vor dem Tränken durchgeschlagen wird. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 2oo 6oo, 501014, 514902, 132541, 442642, 523 094; USA.-Patentschriften Nr. 697 5o7, 965 992, 971 667; französische Patentschriften Nr. 489 288, 765 217, 7o7-671; österreichische Patentschrift Nr. 112 562; schweizerische Patentschrift Nr. 102 625; Kolloid, Zeitschrift, 1932, S. 208 ff .; Der deutsche Rundfunk, 1928, S.:2405/2407; Radio für Alle (Radioauskunft), 1928, S. 552 ff.