DE895953C - Aus mehreren Reihen von Einzelkondensatoren aufgebauter Vielfachkondensator - Google Patents

Description

• Aus mehreren Reihen von Einzelkondensatoren aufgebauter Vielfachkondensator Vielfachkond@ensatoiren bestehen bekanntlich meist aus Gruppen von unter sich parallel und hintereinanäergeschalteten Einzelkondensatoren. Dabei ist für die Zahl der Reihenschaltungen die anzulegende Spannung und für die Zahl der Parallelschaltungen die verlangte Kapazität maßgebend. Dias der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist im folgenden an Hand der Fig. i bis 3 erläutert, von denen in Fig. i eine bekannte Schaltung für Vielfachkondensatoren, in Fig.2 die Schaltung eines Vielfachkondensators gemäß der Erfindung und in Fig. 3 ein Wickelband eines der in Fig. 2 verwendeten Kondensatoren dargestellt ist.
• Bei dem Vielfachkondensator nach Fig. i sind zwei Gruppen von ja sechs parallel geschalteten Kondensatoren i bzw. 2 hintereinandergeschaltet. Diese Anordnung ist auf Grund rein praktischer Erwägungen getroffen und bietet Vorteile hinsichtlich der Leitungsführung innerhalb der Viel.fachkondensatomenanlage. Die einzelnen; Kondensatorengruppen sind dabei innerhalb eines Gehäuses in Lagen angeordnet, so daß bei Parallelschaltung aller Kondensatomen einer Lage nur eine einzige Leitung zur nächsten Lage führt, wenn das Gehäuse geerdet ist. Andererseits hat eine derartige Schaltung den Nachteil, daß bei Durchschlägen auch nur eines einzigen Kondensators einer Lage unter Umständen Energieumsetzungen stattfinden können, welche eine mechanische Zerstörung des durchgeschlagenen Kondensators zur Folge haben. Liegt z. B. an den Klemmen des Vielfachkondensators nach Fig. i eine Spannung von io kV, an jedem der Kondensatoren i und 2 mit einer Kapazität von je 2 ,uF, ä,lso eine Spannung von 5 kV, so findet beim Durchschlag eines Kondensators i der ersten Lage bei niederohmigem Anschlwß eines mit den Klemmen der Anordnung verbundenen Generators ein Energienachschub von 450 Joule auf die Kondensatoren 2 statt, da nach den Kondensatordurchschlag in der ersten, Lage die Spannung an den Kondensatoren der zweiten Lage von 5 kV auf io kV ansteigt. Der durchgeschlagene Kondensator selbst wirkt dabei als niederahmiger Vorwiders-tand für die Kondensatoren 2. Die Rechnung ergibt, daß in ihm ebenfalls 450 JOUle vernichtet werden, dieselbe Energiemenge also, welche auch. in die Kondensatoren 2 nachfließt. Diese Energie ist aber so groß, daß dadurch nicht nur der durchgeschlagene Kondensator i zerstört wird, sondern d@äß darüber hinaus auch mit einem Durchschlag in der zweiten Lage und mit einem Ausfall der ganzem: Anlage gerechnet werden muß.
• Bei Betrachtung dieser Vorgänge wurde von der Voraussetzung ausgegangen, daß für den Aufbau derartiger Vielfachkondensatoren normale FolienkandensatorenVerwendung finden. Ganz andere Verhältn@isse ergeben sich jedoch, wenn bei einem aus mehreren Reihen von Einzelkondensatoren: aufgebauten Vielfachkondensator die Einzelkondensatoren gemäß der Erfindung aus selbstausheilenden Kondensatoren bestehern. und die Reihen. lediglich an ihren Enden unter sich parallel geschaltet sind. Als selbstausheilende Kondensatoren sind dabei solche Kondensatoren zu verstehen, deren metallische Belegungen aus einem auf ein dielektrisches Band beispielsweise aufgedampften, dünnen Metallbelag bestehen, der bei Durchschlägen um die Durchschlagstelle herum wegbrennt, ohne daß der durchgeschlagene Kondensator unbrauchbar wird. In einem unter Verwendung derartiger Kondensatoren aufgebawten Vielfachkondensator sind nach Fig. 2 mehrere Reihen von Kondensatoren 3 wnd 4 lediglich an ihren Enden unter sich parallel geschaltet. Unter der Voraussetzung, daß die einzelnen Kondensatoren 3 und 4 eine Kapazität von je 2 yF haben und an einer Spannung von 5 kV liegen, ergibt sich bei niederohmigem, Anschluß eines Generators und bei einem ausheilenden Durchschlag in einem Kondensator 3. in diesem Fall ein Energienachschub von nur 75 Jaule in den mit dem durchgeschlagenen Kondensator 3 in Reihe geschalteten Kondensator 4, dessen Spannung- beim Durchschlag des Kondensators 3 ebenfalls von 5 kV auf io kV ansteigt. Auch hier ist der durchgeschlagene Kondensator 3 als niederahmiger Vorwiderstand für den zugehörigen Kondensator 4 zw betrachten, in welchem dieselbe Energie, d. h. also ebenfalls 75 Joule, vernichtet wird, wie in den Kondensator 4 nachfließt.
• Aus diesen Energiebetrachtungen ergibt sich die Überlegenheit der Schaltung nach Fig. z über diejenige nach Fig. i ohne weiteres. Dies ist um so mehr der Fall, als die gesamte Ausbrennenergie bei der Schaltung nach Fig. 2 dem Betrag von iooa Joule (Energienachschub + Energieinhalt des Kondensators vor dem Durchschlag) unabhängig von der Zahl der parallel geschalteten Reihen nicht übersteigt, während sie bei der in Fig. i gezeichneten Schaltung 6oo Joule beträgt und mit der Zahl der Parallelschaltungen weiter ansteigt. Die Größe der Ausbrennenergie wird also bei der Schaltung nach Fig. 2 in solchen Grenzen gehalten:, daß mit einer Beschädigung der selbstausheilenden Kondensatoren nicht zu rechnen ist. Die längeren Leitungen wirken sich insofern günstig aus, als sie Stromschleifen mit merklicher Impedanz bilden und dadurch die maximale Ausbrennenergie heraufsetzen. Wird zur Herstellung der Verbindung Widerstandsdraht verwendet, so kann dadurch die Ausbrennenergie noch weiter vermindert werden.
• Für den Aufbau von Vielfachkondensatoren aus selbstausheilenden. Kondensatoren ist es hinlichtlieh einer gleichmäßigen Spannungsverteilung von Wichtigkeit, daß die verwendeten Einzelkon:densatoTen möglichst gleichmäßige Isolationswerte aufweisen., weil diese für die leitfähigen Durchschläge und auch für die Lebensdauer der Kondensatoren mitbestimmend sind. Aus diesem Grunde werden die Isolationswerte der Kondensatüren vor dem Zusammenbau bestimmt und zum mindesten in eine Reihe nur Kondensatoren; mit gleichen Isolationswerten eingeschaltet. Die beabsichtigte Wirkung wird am besten dann erreicht, wenn die Kondensatoren vor, der Isolationswertbestimmung einzeln durch Anlegen an: eine gegenüber ihrer Betriebsspannung erhöhte Spannung scharf ausgebrannt werden. Beschädigungen der Wickel durch Durchschläge mit großen Energieumsetzungen können dabei dadurch verhindert werden, daß die Wickel z,. B. auf Pertnnaxrohr oder einen Holzdorn aufgewickelt und außen durch eine größere Anzahl von; Papierleerwindungen bandagiert werden.
• Unabhängig von diesen Maßnahmen ist es zweckmäßig, die Ausbrennenergie durch eine Unterteilung des MetaJlbelags in mehr oder weniger breite Streifen 5 nach Fig. 3 zu vermindern, welche eine Entkopplung zwischen den: einzelnen Teilen. der Belegung zur Folge haben. Bewährt hart sich bei einer Breite des Metallbelags von 5o mm eine Sttreifenbreite von, etwa 2o mm. Bei breiteren Metallbelägen -empfiehlt es sich, auch die Breite Ider Streifen auf 30 oder 4o mm zu vergrößern. Bei geringerer Breirte ist zwar die Entkopplung besser, bei Durchschlägen werden aber jeweils ein oder zwei Streifen abgetrennt, so daß merkliche Kapazitätsverluste zu. verzeichnen, sind. Es wird daher eine etwas höhere Aussbrennenergie in Kauf genommen, wenn die durch sie hervorgerufenen Ausbrennstellen kleiner sind als die Breite der Streifen. Zudem kam die Entkopplung durch schräg verlaufende Streifen wieder verbessert werden, da schräge Streifen infolge ihrer größeren Länge einen höheren Widerstand aufweisen als senkrecht zum Wickelband stehende Streifen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Aus mehreren Reihen von Einzelkondensatoren aufgebauter Vielfachkondensator, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelkondensatoren aus an sich bekannten selbstausheilenden Kondensatoren bestehen und daß die Reihen lediglich an ihren Enden. unter sich parallel geschaltet sind. z. Vielfachkondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen zwischen den Einzelkondensatoren aus Widerstandsdraht bestehen. 3. Vielfachkondensator nach Anspruch i und a, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Kondensatoren in den Reihen im weserfitliehen gleiche Isolationswiderstände haben. 4. Vielfachkondensator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Reihen nur einzeln vorausgebrannte und aufeinander abgestimmte Kondensatoren enthalten. Vielfachkondensator nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet., da.ß die Metallisierung der Kondensatorenbelegungen aus schrägen Streifen mit einer Breite von io bis 40 mm besteht. 6. Vielfachkondens;ator nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Wickel auf einen festen Wickeldorn aufgewickelt und außen mit einer Bandage aus Papierleerwindungen versehen sind.