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Bei Durchschlägen den Kurzschlußstrom selbsttätig unterbrechender
Kondensator Es ist bekannt, bei einem Kondensator, dessen Metallbelag so dünn ist,
-daß er bei einem Durchschlag an oder in der Nähe der Durchschlagstelle wegbrennt,
mindestens einen Metallbelag des Kondensatorwickels oder -stapels in mehrere Teilkapazitäten
zu unterteilen und vor jede dieser Teilkapazitäten einen Widerstand solcher Größe
zu schalten, daß dadurch der Durchschlagstrom in der vom Durchschlag betroffenen
Teilkapazität auf einen für das Dielektrikum ungefährlichen Wert begrenzt wird.
Es soll auf diese Weise erreicht werden, daß bei einem Durchschlag im Kondensator
ein möglichst geringer Teil der Kapazitätsfläche des Kondensators wegbrennt, als
Kapazitätsfläche also, ausfällt, indem durch die zwischen d"n Teilkapazitäten angeordneten
Widerstände die Energie, die der Durchschlagstelle zugeführt wird, begrenzt wird.
Durch diese Begrenzung der zufließenden Energie gelingt es, den durch den Durchschlag
entstehenden Lichtbogen zwar so groß z@, lassen, daß er mit Sicherheit die zum Wegbrennen
des Belags um die Durchschlagstelle herum notwendige Energie aufbringt, ihn andererseits
aber auch so, klein zu machen, daß außer der unmittelbaren Umgebung der Durchschlagstelle
kein weiterer Teil des Kondensators in Mitleidenschaft gezogen wird.
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Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Verbesserung nicht immer zum
vollen Erfolg geführt hat. Zwar wurden dieAusbrennstellenwesentlichkleiner,
die
Kapazitätsverluste des Kondensators also geringer, und vor allem gelang es auf diese
Weise, das bei starken Durchschlägen mit ungehemmt zufließender Energie gelegentlich
auftretende Aufreißen des Wickels und damit sein Unbrauchbarwerden vollständig zu
beseitigen. Genauere Untersuchungen zeigten jedoch, daS es nicht immer gelang, den
Kurzschlußstrom so, weit zu verringern, daß stets nur eine einzige, nämlich die
selbst vom Durchschlag betroffene Teilkapazität in Mitleidenschaft gezogen wird.
Meist brannten danebenliegende Teilkapazitäten noch mit aus. Es ist dies darauf
zurückzuführen, daß, durch den entstehenden Lichtbogen Gase gebildet werden, die
zum Teil ionisiert sind und infolgedessen verhältnismäßig gut leiten. Diese Gase,
die auf irgendeinem Weg aus dem Kondensator auszubrechen- versuchen (und die bei
den eben geschilderten, nicht gesteuerten Durchschlägen genügend Energie entwickeln,
um einen ganzen Kondensator zu zerreißen), verbreiten sich um die Kurzschlußstelle
herum und schließen so immer wieder andere Belegungsteile leitend an die bestehenden
Entladungsbahnen an. Dies führt zu Zerstörungen auch der Teilkapazitäten, die der
eigentlich ursprünglich durchgeschlagenen benachbart sind.
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Um dieses Übertreten der Gase aus dein Bereich einer Teilkapazität
in den einer anderen Teilkapazität zu verhindern, werden erfindungsgemäß durch Verkleben
des die Metallisierung tragenden Dielektrikumsbandes längs einzelner Streifen mit
de darüberliegenden Dielektrikumsband einzelne, das Übertreten der beim Durchschlag
in einer Teilkapazität entstehenden Gase in den Bereich von benachbarten Teilkapazitäten
verhindernde Zellen gebildet. Es bilden sich auf diese Weise einzelne Kanäle für
die Gase aus, die dafür sorgen, daß die Gase von der Durchschlagstelle aus abgeführt
werden, ahne in das Gebiet der benachbarten Teilkapazität hinübergelangen zu können.
Bei Kondensatoren mit durch schmale metallfreie Flächen getrennten, streifenförmigen
Teilkapazitäten wird das metallisierte 'und das über diesem liegende Dielektrikumsband
längs zu den Teilkapazitäten parallel verlaufenden Streifen verklebt. Liegen dabei
die streifenförmigen Teilkapazitäten parallel zur Wickelachse, so entstehen auf
diese Weise Kanäle, die die Gase auf kürzestem Wege zu den Stirnseiten des Kondensators
führen, wo sie aus dem Wickel austreten.
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Als Klebstoff wird vorzugsweise ein Lack verwendet, dessen Klebkraft
gegebenenfalls durch Weichmacherzusätze eingestellt wird. Insbesondere haben sich
Nitrocel'luloselacke mit Zusatz von Diphenylphthalat bewährt, doch ergeben auch
Kunstharzlacke, z. B. Styrollack, gute Ergebnisse. Der Lack wird in Streifen auf
das zu verklebende Dielektrikumsband, beispielsweise ein Papierband, aufgebracht,
die so vorbereiteten Bänder zusammen mit den metallisierten Bändern zu einem Kondensator
zusammengewickelt und der Kondensator dann bei der üblichen Tränktemperatur von
etwa 12o° C getränkt. Durch die Tem@,peraturerhöbung während der Tränkung wird der
Kleblack weich und verklebt die zwei Schichten, zwischen denen er sich befindet,
fest miteinander.
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Man kann den Kleblack auch auf das metallisierte Papier aufbringen.
Man hat auf diese Weise die Möglichkeit, sich mit der Anordnung der Klebstreifen
nach dem bereits auf dem Papier befindlichen Metallmuster zu richten, und kann so
die bequemsten und kürzesten Wege für die entstehenden Gase herstellen. Noch einfacher
ist es, den Kleblack auf das Papier aufzubringen, bevor es metallisiert ist. Man
setzt dann dem Kleblack einen Stoff zu, der die Metallisierung nicht annimmt, also
beispielsweise ein Fett oder einen sonstigen Kohlenwasserstoff, und metallisiert
hierauf die so behandelten Bänder durch Metallisieren im Vakuum. An den Stellen,
an denen der Kleblack sich befindet, wird dann der Meta lniederschlag nicht angenommen.
Es entstehen auf diese Weise metallfreie Stege und Stellen, und diese Stellen sind
dann auch diejenigen, die nach dem. Wickeln und, Tränken mit dem darüberliegenden
Dielektrikumsband verklebt sind.
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Erhält der Kondensatbr zwischen den die Metallisierung tragenden Bändern
mehrere Dielektrikumsbänder ohne Metallisierung als Beilaufpapiere od. dgl., so
empfiehlt es sich, diese Papiere ebenfalls unter sich zu verkleben. Es wird auf
diese Weise eine Überbeanspruchung des auf dem Metallbelag unmittelbar aufliegenden
Papiers vermieden.
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Zum raschen Erlöschen- des Lichtbogens ist es aber außerdem auch notwendig,
daß an der Durchschlagstelle möglichst rasch nach dem Durchschlag ein verhältnismäßig
hoher Druck entsteht. Es darf also nicht so sein, daß die Gase unmittelbar von der
Durchschlagstelle frei ausströmen können. Um die Erreichung dieses Druckes zu beschleunigen,
kann man den Kleblackstreiien seitliche, verzahnungsartig ineinandergreifende Verzweigungen
geben, die enge Durchlässe für die Gase bilden, zwischen denen sich einzelne kleine
Kammern befinden. In diesen Kammern wird der notwendige Druck schneller erreicht.
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In der Zeichnung sind Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung
als Beispiele gezeigt. Abb. i zeigt einen Längsschnitt durch zwei gemäß der Erfindung
hergestellte metallisierte Dielektrikumsbänder für einen Kondensator, Abb. 2 eine
Draufsicht auf ein gemäß Abh. i ausgebildetes metallisiertes Dielektrikumsband,
Abb. 3 ein anderes metallisiertes Dielektrikumsband, das ebenfalls mit Kleblackstreifen
gemäß der Erfindung versehen ist, . Äbb. q. endlich ein mit Kleblackstreifen mit
seitlichen Verzweigungen versehenes Dielektrikumsband.
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In Abb. i sind i und 2 zwei Papierbänder, die metallisierte Flächen
3 und q. tragen. Diese Flächen sind in der bekannten Weise in einzelne Teilflächen
unterteilt. Zwischen den metallisierten Teilflächen liegen die Klebläekstreifen
5 und 6, die im vorliegenden Fall auf die Rückseite Klei metallisierten Papiere
aufgebracht sind. Diese Streifen sind längs
der Flächen r i und
12 mit dem jeweils Barunterliegenden Papierband verklebt.
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Abb. 2 ist die Draufsicht auf eines der in Abb. i gezeigten Papierbänder.
3 sind die schraffiert gezeichneten metallisierten Flächen, die am fertigen Kondensator
auf einer Stirnseite durch eine gemeinsame Stromzuführungsschicht miteinander verbunden
sind. Auf der Rückseite des Papiers sind die (gestrichelt gezeichneten) Kleblackstreifen
5 angebracht.
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Wie aus den Abb. i und 2 hervorgeht, liegen die metallisierten Flächen
der Papierbänder in zur Wickelachse parallelen Kanälen, durch die die bei einem
Durchschlag entstehenden Gase zu den Stirnseiten der Wickel geleitet werden, wo
sie austreten können.
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Bei der in Abb. 3 gezeigten Anordnung stellt 3 wieder die metallisierte
Fläche dar. Die metallfreien Stellen 8 sind mit einem; die Metallisierung nicht
annehmenden Stoff und gleichzeitig mit Kleblack bedeckt. Das Band ist also gerade
an den nicht mit Metall bedeckten Stellen mit dem Barüberliegenden Band verklebt.
Bei einem. Durchschlag in einer der Teilkapazitäten werden die ionisierten Gase
daher am Übertritt zur benachbarten Teilkapazität verhindert und nach den Stirnseiten
aus dem Kondensator herausgeführt.
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In Abb. 4 endlich sind Kleblackstreifen 9 gezeigt, die verzahnungsartig
ineinandergrei;fende seitliche Verzweigungen 13 haben. Wie man sieht, lassen diese
Verzweigungen zwischen sich kleine Räume 14 frei, an denen beim Durchschlag die
entstehenden Gase sich ansammeln, so daß ein gewisser, zum Erlöschen des Lichtbogens
notwendiger Druck erreicht werden kann. Durch die engen Stellen io, die diese Räume
miteinander verbinden, werden die Gase, wie bei den Anordnungen gemäß Abb.2 und
3, nach den Stirnseiten des Kondensators geführt und treten dort aus dem Wickel
aus. Die metallisierten Flächen sind in dieser Figur der besseren Deutlichkeit wegen
weggelassen.