Kondensator mit geschichtetem, am Rande verstärktem Dielektrikum Die
Technik bedient sich häufig der aus Metallfolien mit dazwischen gelagerten ölimprägnierten
ls<@lierstoffschichten gewickelten Kondensatoren, die üblicherweise zu flachen
Paketen gepreßt sind. Diese Kondensatoren werden aber sehr leicht durch Glinlnierscheinungen,
die vorzugsweise an den Rändern der metallischen Belegung auftreten, zerstört, wobei
die hohe dielektrische Festigkeit der Isolierstolte in den inneren Partien der Kondensatoren
nie voll atlsgelltltzt ist.Capacitor with layered dielectric die reinforced at the edge
Technology often uses the one made of metal foils with oil-impregnated ones in between
ls <@ @ layers of wound capacitors, which are usually flat
Packages are pressed. These capacitors, however, are very easily caused by smoothing phenomena,
which preferably occur at the edges of the metallic coating, destroyed, with
the high dielectric strength of the insulating tube in the inner parts of the capacitors
is never fully atlsgelltaltzt.
Versuche haben gezeigt, daß es möglich ist, die Kondensatoren leistungsmäßig
bedeutend höher zu belasten, wenn das Dielektrikum in den Randpartien zwischen den
metallischen Belegungen durch Z%visclienscllicliten aus Isolierstoff verstärkt wird.
Es muß aber darauf geachtet werden, daß die leistungssteigernde Wirkung von solchen
Zwischenschichten nicht durch einen anderen Effekt wieder aufgehoben wird. Da die
Kondensatoren nach erfolgter Wicklung üblicherweise zu flachen Wickeln gepreßt werden,
deren Innenpartien geringere Dicke als die zusätzlich verstärkten Randgebiete aufweiset),
entstehen Übergangsgebiete, innerhalb welchen die Schichten mehr oder weniger starken
Richtungsänderungen ausgesetzt sind. Die metallischen Belegungen können nun durch
diese Richtungsänderung derart deformiert werden, daß, abgesehen voll Brüchen, Kanten
mit derart kleinen Krümmungsradien entstehen, dafl die an diesen Kanten auftretenden
Feldkonzentrationen der durch die
Nawlvorst:irkung beabsichtigten Verhinderung der
Glimmerscheinungen entgegenwirken.
I@:s bereits früher versucht, das Auftreten
\-111t (Aininicrscheinutigen dadurch zu' reduzieren,
(1;11.i <lvil ilietallischen Belegtuigen beidseitig übet-
die
g:iiizc I-aektrodenftäche Isolierstoffschichterl mit
iii(;gliclist lockerem Gefüge und rauher Oberfläche
;iiigclegt t@ nrdcii. In dieseln Zusammenhang wurste
;stich ei-tviiliiit, daß es genügt, diese lockeren und
raulieb Schieliten nur in den Kondensatorrändern
dcii iiict;illisclicii Belegungen beidseitig anzulegen.
1 >ic (lttrch eilte solche kandverst:irkung an und für
sich bctlitigte I.eistttiigsstf@igerttng wurde aber auf-
'gcliol>cn durch die Tatsache, daß die Zwischen-
.cliicliteti alt: lockeren ttnd rauben Schichten nicht
so dünn gemacht werden konnten, daB sich die oben-
c1-t\:ihnten Felclkonzeitrationen vermeiden lassen.
Sollen Kondensatoren, wie sie vorzugsweise für
Ni(ilei-sliannungeti bis zu einigen ioo Volt ver-
\vciitlet werden, mit nicht mehr als etwa zwei bis
.crlis iltirchgehenden lsolierstoffschichteil üblicher
1)icl<c wirkungsvoll verstärkt werden, so genügen
liiurzit meist schort ein 1>1s drei den metallischen
llclegungen %veiiigstens an ihren nicht aus dem
Kolidcnsator austretenden Rändern beidseitig all-
gelegte Zwischenschichten. Dadurch, daß die Zwi-
s(-iiciiscliicliteri direkt den metallischen Belegungen
anliegen, wird aber die obenerwähnte Gefahr der
lüldung von scharfen Kanten beim Übergang voll
den lnnclipartien zu den Randgebieten relativ groß,
@\ ushalb die Dicke dieser Zwischenschichten zu be-
"rrllzen ist und die einzelnen Zwischenschichten
in der Breite vorteilhaft abgestuft werden.
1)1c Erhildung betrifft demgemäß einen Konden-
sator, vorzugsweise für Niederspannungen, finit
cHium Dielektrikuni, das aus mehreren finit einem
l;olici-inittel imprägnierten Isolierstotischichten
;nifgeliaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ver-
,tarktilig des Dielektrikunis der Randgebiete gegen-
dein Innengebiet wenigstens all den nicht aus
(lcni Kondensator austretenden Rändern Gier metal-
lischen l')elel;uligen beidseitig mindestens eilte Zwi-
scliciischicht aus lsolierniaterial von höchstens
1= - i 0 4 ein Dicke eingebaut ist.
Durch die Beschränkung der Zwischenschichten
auf eilte Dicke voll höChStellS 12 - l0-4 cm wird
es möglich, den Übergang der metallischen
I)rlegungen von dein Kondensatorinnern zu den
lZändern so zu gestalten, daB jegliche eitle un-
erwünschte Feldkonzelitration begünstigende Krüm-
inung sowie jede die Elektroden unzulässig defor-
inierende Wirkung vermieden werden kann. Trotz
der geringen Dicke dieser Zwischenschichten ergibt
sich aber lies den in \ ie(lerspannungskondensatoren
iil)licheriveise verwendeten Isoliermaterialien eine
sehr beträchtliche Leistungssteigerung.
Es sei dies null an Hand von Zahlenbeispielen
sowie mit Hilfe der Fig. i bis 6 eingehend erläutert.
U ir. i zeigt den Querschnitt durch eitle beispiels-
weise Anordnung der verschiedenen ungepreßten
Schichten, wie sie zur Wicklung eilten Kondensators
verwendet werden. Zwischen den beiden nietal-
lischen lielegungenB sind beispielsweise drei durch-
gehende, mittels strichliunktierter Geraden dargestellte Isolierstoffschichten I)
eingebaut. Den metallischen Belegungen sind an den beiden Rändern erfindungsgemäß
beidseitig die gestrichelt gezeichneten Zwischenschicliteil R aus Isoliermaterial
angelegt, -%vobei diese Zwischenschichten höchstens eitle Dicke von 12 - 10-4 cn1
aufweisen. Damit nach erfolgter M'icklung des Kolidensators zwischen allen aufeinanderliegenden
Belegungen die gleichen Schichtanordnungen auftreten, müssen, wie gezeichnet, z.
B. noch zwei durchgehende Isolierstoffschichten unterhalb und eine oberhalb der
metallischen Belegung eingebaut werden. Ein aus einer solchen Schichtanordnung gewickelter
Kondensator wird vorteilhaft zu einem fachen Wickel gepreßt, so daß sowohl innen
wie am Rand die Schichten satt aneinanderliegen. Es entsteht dann ein Wickel, wie
er in Fig.2 dargestellt ist. -Nimmt man an, jede der durchgehenden Isolierstoffschichten
D habe eilte Dicke von S - l o-1 cm und jede Z,#vischenschicht R eilte solche voll
12 - 10' CM, so ergibt sich für die in Fig. i dargestellte Schichtanordnung eine
Randverstärkung von ungefähr ioo°/0. Konnte der uriverstärkte Kondensator mit einer
Spannung L', betrieben werden, ohne daB Glimmerscheinungen auftraten, so kann nun
der verstärkte Kondensator erfalirungsgeinäß mit einer Spannung C'2
= 1 2.t7, betrieben- werden, was einer Leistungserhöhung um den Faktor 2
gleichkommt.Experiments have shown that it is possible to load the capacitors significantly higher in terms of power if the dielectric in the edge areas between the metallic coatings is reinforced by Z% visclienscllicliten made of insulating material. Care must be taken, however, that the performance-enhancing effect of such intermediate layers is not canceled out by another effect. Since the capacitors are usually pressed into flat coils after winding, the inner parts of which are less thick than the additionally reinforced edge areas), transition areas arise within which the layers are exposed to more or less strong changes in direction. The metallic coverings can now be deformed by this change of direction in such a way that, apart from full breaks, edges are created with such small radii of curvature that the field concentrations occurring at these edges are caused by the Nawlvorst: the intended prevention of the
Counteract glowing phenomena.
I @: s tried earlier this occurrence
\ -111t (to reduce Aininicrschutigen thereby,
(1; 11.i <lvil ilietallischen Belegtuigen practiced on both sides
g: iiizc I-electrode surface with insulating material layer
iii (; gliclist loose structure and rough surface
; iiigclegt t @ nrdcii. In this context, sausages
; stich ei-tviiliiit that it is sufficient to loosen this and
Schielites only loved Schielites in the condenser edges
dcii iiict; illisclicii assignments on both sides.
1> ic (lttrch hurried such kandverst: irkung to and for
I.eistttiigsstf@igerttng took action but was
'gcliol> cn by the fact that the intermediate
.cliicliteti old: loose ttnd do not rob layers
could be made so thin that the
c1-t \: let them avoid field concentrations.
Shall capacitors as they are preferred for
Ni (ilei-sliierendeneti up to a few 100 volts
\ vciitlet be, with no more than about two to
.crlis all-round insulating material layer is more common
1) icl <c are effectively amplified, then suffice
liiurzit usually a 1> 1s three cuts off the metallic ones
At least on their not from the
The edges emerging from the colonic sensor on both sides
laid intermediate layers. Due to the fact that the
s (-iiciiscliicliteri directly to the metallic coverings
apply, but the above-mentioned risk of
The transition is full of sharp edges
the Inclipartien to the peripheral areas relatively large,
@ \ therefore the thickness of these intermediate layers has to be
"rrllzen is and the individual intermediate layers
are advantageously graduated in width.
1) 1c education accordingly concerns a condensation
sator, preferably for low voltages, finite
cHium Dielektrikuni, which consists of several finite one
l; olici-inittel impregnated insulating layers
; nifgeliaut is characterized in that
, tarktile of the dielectric unit of the peripheral areas against
your inner area at least not cover all of that
(lcni capacitor exiting edges greed metal-
lischen l ') elel; uligen at least hasty intermediate
layer of insulating material of at most
1 = - i 0 4 a thickness is built in.
By limiting the number of interlayers
in a hurry to reach a maximum height of 12 - 10 - 4 cm
it possible to transition the metallic
I) considerations from the inside of your condenser to the
to design countries in such a way that any vain un-
desired field concentration favoring curvature
as well as any impermissible deformation of the electrodes
inducing effect can be avoided. Despite
the small thickness of these intermediate layers
but read the in \ ie (learning voltage capacitors
iil) licheriveise used insulation materials
very considerable increase in performance.
Let it be zero on the basis of numerical examples
and explained in detail with the aid of FIGS.
U ir.i shows the cross-section through eitle exemplary
wise arrangement of the various uncompressed
Layers as they rushed to the winding capacitor
be used. Between the two rivet
For example, there are three
Insulating material layers I) that go, shown by dashed lines, are installed. According to the invention, the metallic coverings are placed on both sides of the two edges with the dashed intermediate layer parts R made of insulating material, with these intermediate layers having a maximum thickness of 12-10-4 cm. So that the same layer arrangements occur between all overlapping layers after the winding of the Kolidensator, as shown, z. B. two continuous layers of insulating material below and one above the metallic coating can be installed. A capacitor wound from such a layer arrangement is advantageously pressed into a double winding so that the layers lie snugly against one another both on the inside and on the edge. A coil then arises as shown in FIG. -If one assumes that each of the continuous layers of insulating material D has a rapid thickness of S - 10 - 1 cm and each Z, # vischenschicht R rushed such a full 12 - 10 'CM, the result for the layer arrangement shown in Fig. 1 is an edge reinforcement of about 100 ° / 0. If the uri-amplified capacitor could be operated with a voltage L 'without the occurrence of glimmering phenomena, the amplified capacitor can now be operated with a voltage C'2 = 1 2.t7, which is equivalent to an increase in power by a factor of 2 .
Verstärkt man einen Kondensator mit beispielsweise fünf durchgehenden
Isolierstoffschichten von 15 .10-4 cni mit Zwischelischichteli voll ä j0-4
cm Dicke, wobei die letzteren, wie- in hig. i dargestellt, eingebaut sind, so ergibt
sich eine Verstärkung der Randgebiete um etwa 200/0, was immer noch die beachtliche
Spannungserhöhung uni den Faktor 1 1,2
und somit eilte Leistutigssteigcrung
uni den Faktor 1,2 ermöglicht.Amplified to a capacitor having for example five continuous layers of insulating material 15 .10-4 cni with Zwischelischichteli full ä j0-4 cm thickness, with the latter, How-in hig. i shown, are installed, the result is a reinforcement of the edge areas by about 200/0, which still enables the considerable increase in voltage by a factor of 1.2 and thus a rapid increase in performance by a factor of 1.2.
Es ist dabei natürlich immer vorausgesetzt, daB die dielektrische
Festigkeit der unverstärkten Partien eine derartige Erhöhung der Spannung überliaupt
zuläßt.It is of course always assumed that the dielectric
The strength of the unreinforced parts overcomes such an increase in tension
allows.
Fig.3 zeigt eilte andere beispielsweise Anordnullg der verschiedenen
Schichten ins ungepreßten Zustand. Zwischen den metallischen Belegungen B, die zur
besseren Kühlung auf gegenüberliegenden Seiten aus den Isolierstoffschichten austreten,
sind in diesem Beispiel vier durchgehende Isorierstoffschichten 1) angeordnet, und
die erfindungsgemäßen Zwischenschichten R zur Verstärkung des Randes sind nur all
den nicht aus dein Dielektrikum austretenden Rändern der metallischen Belegung eingeschoben.
Nimmt in-,in all, die durchgehenden Schichten I) haben eine Dicke von je io - i0
° cm und die Zwischenschichten R eine solche von je 12 ' 10-4 cm, so ergibt
sich daraus eine Verstärkung der )Zandgebiete uni etwa 300/0. was einer Sparttiungssteirerung
um den Faktor 1 1,,3 und einer Leistungssteigerung voll 300/a entspricht.3 shows other, for example, arrangements of the various layers in the uncompressed state. In this example, four continuous insulating material layers 1) are arranged between the metallic coverings B, which emerge from the insulating material layers on opposite sides for better cooling, and the intermediate layers R according to the invention for reinforcing the edge are only all the edges of the metallic ones that do not emerge from the dielectric Occupancy pushed in. If in, in all, the continuous layers I) have a thickness of 10 - 10 ° cm each and the intermediate layers R a thickness of 12 '10-4 cm each, this results in a reinforcement of the) Zand areas uni about 300 / 0. which corresponds to a savings increase by a factor of 1 1,, 3 and an increase in output of 300 / a.
I?s kann natürlich ili allen Ausführungsbeispielen die zulässige Leistung
um einen weiteren Faktor 2 gesteigert werden, wenn in den Randgebieten, wie
bereits bekannt. (las Dielektrikum zwischen den
tuetalliscllen l@elegungcn h durch eine metallische
Zusatzholegtuig Z unterteilt wird, wie hig. d zeigt.
(@I,liei aber wiedertttn darrtuf zu achten ist, (laß der
(`1)crgallg der n)etalliscl)en Belegungen von den
litneill>;Irtieil zti deii Pandpartien nach erfolgter
1 @ressullg. \\W oben cr_w;ihllt. möglichst sanft er-
flll@t. l@:i@ lc)raussetzt. dal.) die Zusatzbelegullgell
»I@Iglicllst diiiiii gel):ilt(#n wer<leli. N'orteilhaft
11;111(r die nictallisc heti Zusatzbelegungen (ler
e111('11 clurcligelirnd(#ii ls()lierstotiscliiclit als leitender
Belag aufgespritzt, aufgedampft oder aufgedruckt.
I:ill tt-eiteres .@usiührttngsl>eispiel mit mehreren
elll,@ela:@el-tell Zwisdleitscllicltten -zeigt Fig.
#1111l Iloisliul@w@i@u j( drei Zwischettschichtett von
II@icIIacll@ 1-' 11i '1-t11 Dick(' eingebaut. wobei die
ciltzelll(il @c 111c 111e11 ersc 1)1(<1e11 breit und so
auf-
einandergelagert sind, (Iaß ein treppenförmiges
I'al<ut ellt@t('llt. I)urcll die llölie der Stufen von
maximal 12 ' 10-4C111 wird die obenerwähnte un-
zul;iss@ge I)ef()1-ln;ttioll der metallischen Belegung
wcilgellenll f)eltolietl.
I'it) <(17a171 trcl>1)eitt@-:17miges Pal;et von beis;>iels-
we@sc drei Z(viscbenschichten R auf einer durch-
1) liegend ist 1l1 1'lg.t'1
vergr@il.lert clargestellt. I)1'1- l'llel-:tng von Stltie zu
Stufe 1:;11111 1111(-1t gentilllert werden, indem der Win-
kl'li-;llllll @: I1('1' l'lll@('lI@C'll stufen lnlttels
Paraftlll
Oder ähnlichen, vorzugsweise plastischen, isolieren-
N\-ie di(# scl)rafiiertcn Stellen zeigen,
a1lfgef:'11l @N 11"c1. 1):111111-r11 NN-ircl (1e17 L'1)e17gattg
(@el-
inetalli<clicit @lelc<@ttngen von den Innen- zu den
I;altlllartiell lm;ll:tsscil stetig
ltie au f('illaltllergel(#gt(-il . Zwiscllenscllirl)ten R
l,i)liil(.11 ii;itiii-licli auch lor clei- Wicklung
des oll""
(1C'll#;It111'@ 11l1 t IC'I)I('L A leicht ahgeschlllfen und
zu-
das Zwiscllen-
sd1ic11tI1;ll;et eti(-a (1e11 Verlauf (1e17 schr:igen, strich-
1.1111v zeigcil wild.
Of course, in all exemplary embodiments, the permissible power can be increased by a further factor of 2, if in the peripheral areas, such as already known. (read dielectric between the
tuetalliscllen l @ elegungcn h by a metallic one
Zusatzholegtuig Z is divided as hig. d shows.
(@ I, but again you have to pay attention to it, (let the
(`1) crgallg the n) metallic occupancies of the
litneill>; Irtieil zti deii Pandpartien after successful
1 @ressullg. \\ W above cr_w; ihllt. as gently as possible
flll @ t. l @: i @ lc) puts out. dal.) the additional voucher
»I @ Iglicllst diiiiii gel): ilt (#n who <leli. N'orteilhaft
11; 111 (r the nictallic additional assignments (ler
e111 ('11 clurcligelirnd (#ii ls () lierstotiscliiclit as a leading
Topping sprayed on, vaporized or printed on.
I: ill tt-eiteres. @ Usiührtngsl> example with several
elll, @ ela: @ el-tell Zwisdleitscllicltten -shows Fig.
# 1111l Iloisliul @ w @ i @ uj (three intermediate layers of
II @ icIIacll @ 1- '11i' 1-t11 Dick ('incorporated. Where the
ciltzelll (il @c 111c 111e11 ersc 1) 1 (<1e11 wide and so open-
are stacked on top of each other,
I'al <ut ellt @ t ('llt. I) urcll the llölie of the stages of
a maximum of 12 '10-4C111 the above-mentioned un-
perm; iss @ ge I) ef () 1-ln; ttioll of the metallic coating
wcilgellenll f) eltolietl.
I'it) <(17a171 trcl> 1) eitt @ -: 17miges Pal; et von beis;> iels-
we @ sc three Z (viscbe layers R on a
1) lying is 1l1 1'lg.t'1
gr@il.lert clarified. I) 1'1- l'llel-: tng from Stltie to
Stage 1:; 11111 1111 (-1t can be treated by the win-
kl'li-; llllll @: I1 ('1'l'lll @ ('lI @ C'll stufen lnlttels Paraftlll
Or similar, preferably plastic, isolating
N \ -ie the (# scl) refined passages show,
a1lfgef: '11l @N 11 "c1. 1): 111111-r11 NN -ircl (1e17 L'1) e17gattg (@ el-
inetalli <clicit @lelc <@ttngen from the interior to the
I; altlllartiell lm; ll: tsscil continuous
ltie au f ('illaltllergel (#gt (-il. Zwiscllenscllirl) th R
l, i ) liil (.11 ii; itiii-licli also lor clei- winding des oll ""
LA easily ahgeschlllfen and inlet (IT111 1C'll # 'I (t @ 11L1 IC'I)'
the intermediate
sd1ic11tI1; ll; et eti (-a (1e11 course (1e17 schr: igen, dash-
1.1111v show wild.