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Elektrischer Kondensator Das glatteste seither bei Folienkondensatoren
verwendete Papier war hochsatiniertes Kondensatorpapier. Bei mit derartigem Papier
hergestellten Kondensatoren ließ häufig die Tränkung zu wünschen übrig, weil infolge
des Schwundes des Tränkmittels beim Erkalten zu Glimmentladungen führende Hohlräume
entstanden. Es sind deshalb schon Kondensatoren bekanntgeworden (Patent 734734)
bei .denen man die Kondensatorpapiere, soweit sie an' den Metallbelegungen unmittelbar
anlagen, mit einer rauhen Oberfläche versah. Man glaubte auf diese Weise -die in
den einzelnen Vertiefungen der Oberfläche entstehenden Glimmentladungen wenigstens
auf diese Vertiefung beschränken und an der Ausbreitung auf eine größere Fläche
verhindern zu können.
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Gemäß der Erfindung sind im Gegensatz hierzu nichtmetallisierte Seiten
der an den Belegungen anliegenden Oberflächen der dielektrischen Lagen mit einem
glättenden Stoff derart überzogen, @daß ihre Glätte größer ist als die Glätte der
Oberfläche von hochsatiniertem Papier. Im Gegensatz zu den Kondensatoren, bei .denen
eine Verbesserung der elektrischen Werte dadurch erreicht werden sollte, daß man
durch Aufrauhun.g des Papiers die Ausbreitung einer als unvermeidbar angesehenen
Glimmentladung zu verhindern suchte, wird im vorliegenden Fall die Entstehung der
Glimmentladung sehr erschwert oder gar unmöglich gemacht. Es hat sich nämlich gezeigt,
daß der steile Anstieg des Verlustwinkels der bisher gebräuchlichen Kondensatoren
mit größer werdender Spannung von Lufträumen herrührt, welche sich unmittelbar an
den Belegungen befinden. Diese Lufträume werden durch das Tränkmittel nicht vollständig
ausgefüllt, sondern sind infolge der
großen Schrumpfung der üblichen
Tränkmittel auch nach dem Tränken in großer Zahl vorhanden. Während man aber bisher,
wie im vorstehenden gezeigt, diese Lufträume als- unvermeidbar- -in Kauf nahm und
versuchte, die in ihnen entstandenen Glimmentladungen möglichst auf sie zu beschränken,
zeigt die Erfindung einen Weg, um die Ausbildung von solchen Hohlräumen weitestgehend
zu vermeiden. Die an den Elektroden anliegenden Flächen der Dielektriken müssen
zu diesem Zweck außerordentlich glatt sein, und dies wird durch das erfindungsgemäße
Überziehen sämtlicher an den Belegungen .anliegender Oberflächen erreicht.
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Bei aus metallisiertem Papier bestehenden Kondensatoren ist es zwar
schon bekannt, vor dem Metallisieren auf das Papier zunächst eine dünne isolierende
und die Oberfläche- glättende Lackschicht aufzubringen und dann erst eine dünne
Metallschicht niederzuschlagen. Derartige Papiere werden in sogenannten selbst ausheilenden
Kondensatoren verwendet, bei denen bei einem Durchschlag die dünnen Metallbelegungen
um die Durchschlagstelle herum wegbrennen. Hier hatte die dünne ,glättende Schicht
'den Zweck, das Eindringen :der durch ein Vakuumverfahren, also in außerordentlich
feiner Verteilung aufgebrachten Metallschicht in .die Poren und Vertiefungen der
Oberfläche zu verhindern. Die Rückseite der so behandelten Dielektrikumschichten
blieb jedoch unbearbeitet, insbesondere aus Tränkungsgründen, damit das nach dem
Zusammenbauen mehrerer solcher Bänder zu einem Kondensator in diesen eingebrachte
Tränkmittel von der Rückseite her in die Dielektrika eindringen konnte. Da die Rückseite
der dielektrischen Lage ja nicht in derselben Weise wie die Vorderseite metallisiert
wurde, schien eine besondere Glättung der Rückseite auch nicht erforderlich, denn
die an diese Rückseite zur Anlage gebrachte, auf der nächsten dielektrischen Schicht
befindliche dünne Metallbelegung verhielt sich dieser Rückseite gegenüber genau
wie eine dünne Metallfolie, konnte also in Vertiefungen und Poren dieser Rückseite
nicht eindringen, sondern wurde glatt darüber hinweggespannt.
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Liegen mehrere dielektrische Schichten zwischen den einzelnen Belegungen
des Kondensators, so brauchen diejenigenOberflächen, die anOberflächen eines anderen
Dielektrikums anliegen, nicht eben-falls einen glättenden Überzug zu erhalten.
Namentlich wenn es sich beiden dielektrischen Stoffen um Faserstoffe, also z. B.
Papier handelt, verfilzen sich an derartigen Trennflächen die einzelnen Lagen miteinander,
so daß die Bildung von Hohlräumen auf diese Weise vermieden oder wenigstens in Grenzen
gehalten wird. Außerdem aber ist bekanntlich an der Oberfläche der Belegungen der
höchste Potentialgradient und daher die höchste Feldstärke vorhanden, so daß also
insbesondere diejenigen Lufträume zur Entstehung von Glimmentladungen neigen, die
unmittelbar an den. Belegungen anliegen.
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Durch die erfindungsgemäße Ausführung wird erreicht, daß auch bei
hohen Spannungen der Verlustwinkel des Kondensators sehr klein bleibt. Für die Wirkungsweise
der Erfindung ist es gleichgültig, ob es sich um einen Kondensator handelt, der
selbständige Belegungen aus Metallfolien besitzt, oder um einen Kondensator, der
Belegungen aufweist, die auf dielektrische Schichten als unselbständige dünne Überzugsschichten
niedergeschlagen sind. Gegenüber dem bereits erwähnten bekannten Kondensator mit
einer glättenden Zwischenschicht zwischen tragendem Dielektrikum und der aufmetallisierten
Belegung unterscheidet sich ein Kondensator gemäß der vorliegenden Erfindung mit
gleicher Belegung .dadurch, daß auch die Seite der anderen Dielektrikumslage, an
die sich .die freie Oberfläche der Metallschicht anlegt, einen glättenden Überzug
trägt.
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Es sind schon Kondensatoren bekannt, bei denen .die dielektrischen
Lagen aus Bändern aus polymerisiertem Styrol bestehen. Derartige Polystyrolbänder
haben im allgemeinen eine Oberfläche, die glatter ist als hochsatinierte Papiere.
Die Erkenntnis, die zu der Erfindung führte, war jedoch bei diesen Kondensatoren
nicht bekannt. Diese Kondensatoren lassen sich also ebenfalls mit verbessern insofern,
als es möglich ist, durch Aufbringen glättender Stoffe auf die Polystyrolbänder
diesen eine noch glattere Oberfläche zu geben, als sie die Bänder infolge ihres
Herstellungsverfahrens an sich schon haben. Dasselbe läßt sich auch mit beliebigen
anderen als Dielektriken verwendbaren Kunststofffolien erreichen. -In der Zeichnung
sind Teilschnitte von zwei Ausführungsbeispielen von Wickelkondensatoren gemäß der
Erfindung dargestellt.
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Die Fig. i stellt einen stark verzerrten Querschnitt durch einen Folienkondensator
dar. i und 2 sind zwei Belegungen des gleichen Potentials, 3 ist eine Belegung .des
anderen Potentials. Die Belegung i liegt mit ihrer Unterseite an einer Dielektrikumslage
q. an, deren rauhe Oberfläche durch einen glättenden Überzug 5 geglättet ist. Die
Belegung 3 liegt . zwischen zwei Dielektrikumslagen 6 und 7, deren der Belegung
3 zugekehrte Oberflächen ebenfalls durch Schichten 8 und 9 aus glättendem Überzugstoff
geglättet sind. Die einander zugekehrten Oberflächen der Dielektri'kumslagen q.
und 6 tragen einen solchen glättenden Überzug nicht. Oberhalb der Metallbelegung
i und unterhalb der Metallbelegung :2 wiederholt sich der Aufbau des Kondensators
in der beschriebenen Weise so oft, als Belegungspaare vorhanden sind. Wie bereits
erwähnt, sind die Querschnitte der einzelnen Lagen verzerrt, d. h. nicht maßstablich,
sondern in der Dicke sehr viel stärker gezeichnet als in der Längsausdehnung.
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In Fig.2 stellt ri' ein Dielektrikumband dar, das auf der Oberseite
einen glättenden Überzug 12 trägt, auf den eine sehr dünne Metallschicht 13 aufmetallisiert
ist. Der Überzug 12 dient in diesem Fall dazu, die Poren des Dielektrikums gegen
ein Eindringen des Metallniederschlags zu verschließen. Die Unterseite des Dielektrikumbandes
ii ist gemäß der Erfindung mit einer glättenden Schicht 1q. überzogen, gegen die
sich eine auf dem Dielektrikum
15 unter Zwischenaufbringung einer
glätten-,den Schicht 16 aufmetallisierte Metallschicht 17 anlegt. Die Metallschicht
17 liegt also beiderseitig an überzugschichten von großer Glätte an; die
Bildung von Glimmentladungen begünstigenden Hohlräumen ist daher erschwert.
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In beiden Figuren sind die Belegungen der einen Polarität nach links,
die Belegungen der anderen Polarität nach rechts bis an die Stirnseiten herangeführt,
so daß auf jede der Stirnseiten eine Anschlußschieht für die bis zu ihr durchgeführten
Belegungen aufgebracht werden kann.
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Als Stoff für den glättenden Überzug lassen sich insbesondere isolierende
Lacke verwenden. Auch durch oberflächliches Paraffinieren .des Papiers können die
Oberflächen geglättet werden. Schließlich läßt sich ;durch die Verwendung von klebenden
Lacken ein Auseinanderfedern der einzelnen Lagen nach der Tränkung und damit ein
erneutes Auftreten von Luftschichten zwischen den einzelnen Kondensatorlagen verhindern.
Ebenso kann auch die Oberfläche des sich auf die Rückseite der Metallschicht anlegenden
Dielektrikumbandes aus Polystyrol abermals mit einer besonderen glättenden Schicht
überzogen werden, so daß eine weitere Verbesserung der Anlage dieses Dielektrikum-Bandes
an die Metallschicht zustande kommt.