DE893381C - Elektrischer Kondensator, bei welchem die zwischen den Belegungen vorhandenen Gasraeume durch ein Impraegniermittel ersetzt sind - Google Patents

Description

• Elektrischer Kondensator, bei welchem die zwischen den Belegungen vorhandenen Gasräume durch ein Imprägniermittel ersetzt sind Elektrische Kondensatoren bestehen grundsätzlich aus zwei Belegungen, zwischen welchen eine Spannungsdifferenz besteht. Auf die Werte des Kondensators, insbesondere hinsichtlich seiner Kapazitätsgröße, seines Verlustwinkels, seiner Spannungsfestigkeit und seines Isolationswiderstands, hat das Dielektrikum zwischen den Belegungen erheblichen Einfluß. Man bemüht sich daher, den Anforderungen entsprechend ein Dielektrikum zu finden bzw. ein noch nicht ganz geeignetes Dielektrikum durch zusätzliche Mittel geeignet zu machen. Eines dieser Mittel ist die sogenannte Imprägnierung, bei welcher der Kondensatorkörper und damit auch das verwendete Dielektrikum mit einem entweder bei Normaltemperatur oder bei erhöhter Temperatur flüssigen Isolierstoff durchtränkt wird. Durch diese Maßnahme werden insbesondere Gasräume, die sich innerhalb des elektrischen Feldes zwischen den Belegungen befinden, durch das Isoliermittel ersetzt und können keine Veranlassung für Ionisationserscheinungen sein, die einen verfrühten Durchschlag hervorrufen.
• An Imprägniermittel werden je nach der Art des zu erstellenden Kondensators die verschiedenartigsten Anforderungen gestellt. So wird z. B. verlangt, daß der Verlustwinkel des Imprägniermittels gering, auf alle Fälle jedoch kleiner ist als tder des sowieso vorhandenen Dielektrikums. Weiterhin wird eine hohe Isolierfähigkeit verlangt und auch eine hone Dielektrizitätskonstante, damit die Raumkapazität des Kondensators möglichst hoch wird. Außerdem aber ist erforderlich, daß das Imprägniermittel gegenüber den anderen Aufbaustoffen des Kondensators chemisch völlig inaktiv ist. Weiterhin muß . -es alterungsbeständig sein, innerhalb eines möglichst großen Temperaturbereiches verwendbar sein und schließlich sich möglichst einfach, d. h. ihn Rahmen der üblichen Arbeitsvorgänge, verarbeiten lassen. Es ist verstän!d#lich, daß nicht alle der obengenlannten Forderungen und gegebenenfalls darüber hinaus no,;h weitere Forderungen von einem einzigen Imprägniermittel erfüllt werden. Man wählt daher aus der Fülleder zur Verfügung stehenden Mittel diejenigen aus, die sieh im jeweiligen Falle mit ihren Eigenschaften am zweckmäßigsten verwenden lassen.
• Bei der bisherigen Auswahl spielte im wesentlichen die Isolierfähigkeit und die hohe Dielektrizitätskonstante ides Imprägniermittels eine ausschlaggebende Rolle. Ein besonders. kleiner Verlustwinkel war von nicht so ausschlaggebender Bedeutung, da die üblichen zur Verwendung gelangenden dielektrischen Stoffe selbst verhältnismäßig hohe Verlustwinkel besitzen. In den Fällen, in denen dielektrische Stoffe mit sehr kleinem Verlustwinkel verwendet werden, wird die Auswahlmäglichk?it unter den vorhandenen Imprägniermitteln wesentlich geringer.
• Als Beispiel dafür sei auf Kondensatoren verwiesen, deren Dielektrikum aus Kunststoffen besteht, die teilweise, wie Polystyrol, einen besonders kleinen Verlustwinkel besitzen. Man hat, um solche Kondensatoren durch die Imprägnierung nicht zu verschlechtern, Öle besonderer Art benutzt, die ebenfalls über einen sehr kleinen Verlustwinkel verfügen. Diese Öle besaßen gleichzeitig eine hohe Isolierfähigkeit, verhältnismäßig großen Temperaturbereich, einfache Verarbeitbarkeit, jedoch keine besonders hone Dnelektrizitätskonstante. Hierauf wurde jedoch zunächst verziicbtet, da sich ein Imprägniermittel mit den unbedingt erford#-rlichen Eigenschaften und gleichzeitig einer hohen D.ielektrizitätskonstante nicht finden ließ. Die Alterungsbeständigkeit dieser Öle war, sofern sie durch dichten Einbau des Kondensators von der Umwelt abgeschlossen waren, ausreichend. Lediglich eine einzige Eigenschaft, auf die man großen Wert legen maß, die man jedoch als selbstverständlich vorhanden unterstellte, fehlte diesen Ölen, nämlich die absolute chemische Inaktivität gegenüber - den Aufbaustoffen des Kondensators. Wie sich herausstellte, wurden im Laufe der Zeit die Kunststofffolien angegriffen und zum Teil völlig aufgelöst; so @daß der Kondensator dadurch vollkommen unbrauchbiar wurde. Zu erwähnen wäre noch, daß auch trotz des kleinen Verlustwinkels dieser Öle der Verlustwinkel des fertigen Kondensators wesentlich über dem Verlustwinkel des nicht imprägnierten Kondensators lag. Wenn auch die Verschlechterung dieser Eigenschaft äußerst unerwünscht war, hätte man sie doch in Kauf genommen, wenn sieh die Öle im übrigen,als Imprägniermittel bewährt hätten.
• Hiernach erschien es zunächst unmöglich, einen Kunstfolienkondensator herzustellen, der fürhöhere Spannungen, insbesondere für Wechselspannungsbetrieb, geeignet ist, da man überein brauchbare Imprägniermittel zur Ausschaltung der Lufteinschlüsse nicht verfügte.
• Durch systematische Untersuchungen, die vor allem die chemische Inaktivität der Imprägniermittel beachteten, wurde nun ein Stoff gefunden, der dieser Forderung in vollkommener Weise entspricht. Gleichzeitig ergab sich überraschenderwei:se, daß dieser Stoff außerdem im Gegensatz zu den Ölen eine Verschlechterung des Verlustwinkels des Kondensators nicht hervorruft, so d@aß mit den durch das Dielektrikum gegebenen Werten gerechnet werden kann. Überdies verfügt dieser Stoff über eine hohe Isolierfähigkeit, hohe Alterungsbeständigkeit, weiten Temperaturbereich und läßt sieh schließlich auch sehr einfach verarbeiten. Außerdem handelt es sich um einen Stoff, der, da er synthetisch hergestellt wird, in immer gleich-. mäßiger Güte zu haben ist, so daß die damit hergestellten Kondensatoren ebenfalls über eine hohe Gleichmäßigkeit verfügen.
• Der für die Imprägnierung der Kondensatoren, insbesondere von Kunstfolienkondensatoren, und zwar besonders von Polystyrolkondensatoren, geeignete Imprägnierstoff ist erfindungsgemäß niedermolekulares Isobutylen. Dieses niedermolekulare Isobutylen ist je nach dem Polymerisationsgrade eine mehr oder weniger viskose, nahezu farblöse Flüssigkeit, die bei der innerhalb des Imprägniervorganges erforderlichen bzw. @auftreten.den Erwärmung genügend dünnflüssig wird, um auch die kleinsten Hohlräume im Kondensatorkörper auszufüllen. Bei Normaltemperatur ergibt sich durch die Zähflüssigkeit der Vorteil, daß bei geringen Undichtigkeiten des Gehäuses ein Auslaufen des Kondensators nicht ohne weiteres zu befürchten steht. Außerdem aber hat dieses Imprägniermittel neben all den bereits aufgezählten guten Eigenschaften .den unschätzbaren Vorteil, edaß es sich durch eine besonders kleine Wasseraufnahmefähigkeit auszeichnet, so daß derartig imprägnierte Kondensatoren nicht mehr wasserdampfdicht eingebaut zu werden brauchen, da das umhüllende Iso#butylen einen vollkommenen Panzer darstellt. Man kann also die Kondensatoren in einfacherer und billigerer Weise in einer sogenannten halt)-dichten Ausführung herstellen. Es sei noch erwähnt, daß dieses Mittel auch physiologisch völlig unschädlich ist, so daß seiner. Verarbeitung auch in dieser Beziehung keine Schwierigkeiten entgegenstehen.
• Infolge seiner vollkommenen chemischen Inaktivität gegenüber auch den Kunststoffen, die zum Aufbau von Kondensatoren verwendet werden, stellt es zunächst das einzige, ,gleichzeitig ,aber auch ein besonders gutes Imprägniermittel, wie durch lange Dauerversuche bestätigt wurde, für Kunstfolienkondensatoren dar. !Seine Dielektrizitätakonstante liegt zwar nicht hoch, etwas über 2, also in der Größenordnung der Dielektrizitätskonstante der üblichen Kohlenwasserstoffe. Dies nimmt man jedoch bei den sonstigen guten Eigenschaften dieses Imprägniermittels in Kauf. Besonders wichtig ist die Anwendung dieses Imprägniermittels bei Kondensatoren, die für Hochfrequenz- und Tonfrequenzz-#vecke verwendet werden, zunächst unabhängig davon, ob das eigentliche Dielektrikum Papier, Glimmer, Kunststoff oder sogar ein Umsetzungsprodukt des einen Belages ist. Entscheidend ist seine Verwendung jedoch bei der Herstellung von Kunstfolienkondensatoren für' ZVechselspannungszwecke, beispielsweise Polystyrolkondensatoren für Bahnanlagen.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: z. Elektrischer Kondensator, bei welchem die zwischen den Belegungen vorhandenen Gasräume durch ein Imprägniermittel ersetzt sind, vorzugsweise Kondensator mit einem Kunststoffdielektrikum und einem zusätzlichen Imprägniermittel, dadurch gekennzeichnet, daß das Imprägniermittel aus niedermolekularem Isobutylen besteht.
2. 2. Elektrischer Kondensator nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum aus Polystyrol, insbesondere gerecktem Polystyrol, und das Imprägniermittel aus nie@dermolekuIarem Isobutylen besteht, welches im Rahmen einer an sich bekannten Imprägnierung, im Falle von gerecktem Polystyrol unterhalb der Entreckungstemperatur, in den Kond; nsatorkörper eingebracht ist.