DE898037C - Verfahren zum Ausbrennen der Metallschichten an Schwachstellen von metallischen Dielektrikumschichten fuer elektrische Kondensatoren - Google Patents

Verfahren zum Ausbrennen der Metallschichten an Schwachstellen von metallischen Dielektrikumschichten fuer elektrische Kondensatoren

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DE898037C
DE898037C DEH2758D DEH0002758D DE898037C DE 898037 C DE898037 C DE 898037C DE H2758 D DEH2758 D DE H2758D DE H0002758 D DEH0002758 D DE H0002758D DE 898037 C DE898037 C DE 898037C
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capacitor
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DEH2758D
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Klaus Dr-Ing Johannsen
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Hydrawerk AG
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Hydrawerk AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G13/00Apparatus specially adapted for manufacturing capacitors; Processes specially adapted for manufacturing capacitors not provided for in groups H01G4/00 - H01G11/00
    • H01G13/06Apparatus specially adapted for manufacturing capacitors; Processes specially adapted for manufacturing capacitors not provided for in groups H01G4/00 - H01G11/00 with provision for removing metal surfaces
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B7/00Generation of oscillations using active element having a negative resistance between two of its electrodes
    • H03B7/02Generation of oscillations using active element having a negative resistance between two of its electrodes with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B7/10Generation of oscillations using active element having a negative resistance between two of its electrodes with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element being gas-discharge or arc-discharge tube

Description

  • Verfahren zum Ausbrennen der Metallschichten an Schwachstellen von metallischen Dielektrikumschichten für elektrische Kondensatoren Einer der Hauptvorteile eines Kondensators, der aus Papier oder ähnlichem Dielektrikum mit unter Vakuum aufgebrachten dünnen Metallniederschlägen aufgebraucht ist, besteht darin, daß die unvermeidlichen Schwachstellen des Dielektrikums durch Beseitigung mindestens einer der Belagschichten unsc'hädlic'h ;gemacht werden. Dies ist möglich, weil die Schichten so dünn aufgebracht werden, daß schongeringe Energiemengen genügen, ,die metallische Belegung um die Schwachstelle 'herum zum Verschwinden zu bringen. Dieser Vorgang allein würde aber nicht genügen. Es ist ferner notwendig, daß das Papier an der Schwaehs.telle nicht weiter beschädigt wird und, daß das Metall von der Schwachstelle so weit zurückweicht, daß die sich neu ergebende Isolationsstrecke der gefor-.derten Spannungsbeanspruchung ,gewachsen ist. Von der Höhe der Isolation dieser Strecken, von denen es in jedem derartigen Kondensator eine große Zahl gibt, !hängt der Isolationswiderstand und damit ein ,die Güte eines Kondensators maßgeblich bestimmender Faktor ab. Der Ablauf des Ausbrenn- bzw. Ausheilungsprozesses ist daher für einen Metallpapierkondensator von großerWiehtigkeit.
  • Die Ausheilung im fertigen, d. h. imprägnierten Kondensator erfolgt nicht unter optimalen Bedingungen. Dies kann man sehr leicht einsehen, wenn man den Ablauf des Ausheilungsprozesses näher betrachtet. Der Ausheilungsprozeß selbst besteht in einer Beseitigung des Metallniederschlags in einer gewissen Zone um die Schwachstelle herum, z. B. innerhalb einer Vertiefung und -noch ein Stück um sie herum. Die an dieser Stelle infolge der Vertiefung geringere Isolation wird bei Anlegen von Spannung schon an sich stärker beansprucht, durch die Spitzenwirkung des Metallniederschlags in der Vertiefung werden :die Verhältnisse aber noch weiter verschlechtert. Ein. Isolationsdurchbruch ist die Folge. Der DureJhschlagfunke :geht in eine Bogenentladung über, die ein Schmelzen und zum Teil Verdampfen des Metallnie:dersohlags und damit auch eine Erhitzung,der Umgebung zur Folge hat. Dies wird eine ;gewisse Zeit fortgesetzt, bis aus irgendeinem Grund ein Verlöschen des Bogens. eintritt. Bei einem Wärmedurchschlag sind :die Verhältnisse ähnlich..
  • Dieser Ausheilprozeß ist, bezogen: auf den Gesamtkondensator, natürlich nicht ohne nachteilige Folgen, denn da unter der Wirkung des Druckes. der an der Schwachstelle gebildeten [Gase ein Eindringen von Imprägniermasse nicht möglich ist, ist an der Schwachstelle zunächst kein Imprägniermittel vorhanden.. Die Isolation ist also deshalb schon schlechter. Ferner darf :die Möglichkeit einer Verschlechterung der Imprägniermasse selbst und des Papiers nicht außer acht gelassen werden. Die Imprägniermasse darf unter :dem Einfluß des Lichtbogens, :dem sie ja ebenfalls ausgesetzt ist, keine leitenden Rückstände bilden. So hat man zur Vermeidung von leitenden kücl-s.tänden infolge des Einflusses des Lichtbogens anorganische Stoffe, z. B. Schwefel, als Tränkungsmittel verwendet. ` Eine ähnliche Maßnahme wie die Verwendung anorganischer Stoffe als Tränkmittel läßt sich aber für die Herstellung des Trägerdielektrikums, z. B. des. Papiers; das zu Verkohlungen neigt, leider nicht anwenden. Diese Gründe führen dazu, daß man alles versucht hat, um die Auswirkungen des Lichtbog iens auf :das kleinstmögliche Maß herabzusetzen. Zur Erreichung,dieses Zieles hat man vor allem vorgeschlagen, die Ausheilung nicht dem normalen Betrieb zu überlassen, sondern diese vor der Fertigstellung, insbesondere bereits vor dem Tränken. und auch sogar vordem Wickeln, vorzunehmen.
  • Während beim Ausbrennen im Betrieb die Energie zum Ausheilen beschränkt ist"da sie durch die Kapazität des Kondcensators selbst gegeben ist und in Anwesenheit des Imprägniermittels gearbeitet werden muß, kann man beim Ausheilen vor der Imprägnierung durch Parallelschalten zusätzlicher Kapazitäten die Leistung beliebig steigern" ohne :gegebenenfalls eine unerwünschte Beeinflussung :der Ausheils.telle durch, das Imprägniermittel befürchten zu müssen. Da nun aber die Zahl der Au brenustellen nie :bekannt ist, muß die zum Ausheilen zur Verfügung gestellte Leistung erheblich größer sein, als es in jedem einzigen Fall an sich notwendig wäre. Dann tritt aber andererseits der Fall rein, :daß die auf die einzelne Auush eilsteile entfallende Leistung nahezu immer so groß ist, daß man wieder Mittel anwenden muß, um ihre Aus-Wirkung zu beschränken, indem man beispielsweise durch sehr kleine oder kurzzeitig an der Durchbruchstelle erzeugte hohe Drücke eine einwandfreie Ausheilung zu erreichen suchte.
  • Die Anwendung der bekannten., insbesondere angegebenen Mittel läßt aber nur sehr bedingt den beabsichtigten Zweck erreichen. Das liegt vor allem an adergeringen Ausdehnung der einzelnen Ausheilstelle. Wenn. an diesen winzigen Stellen, mit zum Teil mechanischen Mitteln,die Auswirkungen, .die in jedem einzelnen Fall, geometrisch betrachtet, ebenfalls in kleinstem Raum auftreten, beschränkt werden, so erhellt :daraus ohne weiteres, wie unvollkommen derartige Maßnahmen sein müssen, zumal man ja den genauen Ort :der Schwachstelle nie kennt. Zusammenfassend läßt sich sargen, daß die bisher bekannten Maßnahmen allein die Wirkung bekämpfen, die Ursache aber unverändert bestehen lassen. Zur Erläuterung sei. auf den Mechanismus der Ausheilung noch etwas näher eingegangen.
  • An die beiden Belegungen, von denen mindestens eine aus einem dünnen Metallniederschlag bestecht, wird eine Gleichspannung gelegt, :deren Wert meist oberhalb -der eigentlichen späteren Betriebsspannung liegt und sich auf Grund von Erfahrungen ergibt.
  • Wie in Fig. z im Schaltbild dargestellt isst, wird in Reihe mit dem auszuheilenden Dielektrikumband, bzw. Wickel oder Kondensator r üblicherweise noch ein Widerstand- a, vorzugsweise Glühlampen, geschaltet. Hierdurch. wird der Innenwiderstand der Gleid chspannungsquelle erhöht. Parallel zum Band z wird noch eine Parallelkapazität 3 angeordnet.
  • Tritt nun. nach Anlegender Spannung ein Durchschlag an einer Schwachstelle auf und ist er in eine Bogenentladung übergegangen, so würde infolge der fallenden Charakteristik des Bongens der Strom, wenn nicht Widerstände in diesem Kreis vorhanden wären, immer weiter anwachsen, und zwar zu um so größeren. Stromwerten, je kleiner der Widerstand: im Bogenkreis ist. Zur Vermeidung unzulässig hoher Stromwerte, die eine völlige Unbrauchbarmachung des Bandes od,.,dgl,. zur Folge haben, dient der Widerstand z, der bei einer Spannungsquelle genügend hohen Innenwiderstandes natürlich fortfallen kann.
  • Durch die Stromwärme des Lichtbogens, wird das Metall an der Durchschlagstelle zum Schmelzen bzw. zum Verdampfen :gebracht. Hinsichtlich der Auslegung des Stromkreises ist man nun aber, wie oben erläutert, gezwungen, mit Rücksicht auf die Gefahr einer völligen Zerstörung einen Kompromi:ß in der Bemessung des Widerstandes zu schließen. Um trotzdem unter allen Umständen. wenigstens zu Anfang eine für das Verdampfen der Metallschicht um die Durchschlagstelle herum ausreichende Stromstärke zu haben, - wird die- Kapazität 3 vorgesehen. Sie bewirkt, :daß zu Beginn des Durchschlags. die Spannungsquelle einen niedrigen Innenwiderstand, hat, der mit zunehmender Entladung der Parallelkapazität 3, abnimmt und sich dann dem durch den übrigen Kreis gegebenen Wert nähert. Der Lichtbogen würde wahrscheinlich stabil brennen; er sorgt jedoch selbst für seine Abschaltung, indem :er die Anfangsbedingungen an der Schwachstelle verändert, so durch örtliche Druckerhöhungen, Längung d es. Lichtbogens u.s.w. Alles dieses braucht aber (Zeit. Es ist sofort zu ersehen, .daß bei kleinem Widerstand 2 und großer Kapazität 3 in den einzelnen Schwachstellen viel zuviel Energie frei wird, da eine »Abs-c'haltung« dieser Schwachstelle erst durch sie selbst erfolgt, wenn der Druck sich genügend erhöht oder der Lichtbogen, sich genügend gelängt hat. Dem Einfluß des Lichtbogens ist das in der Nähe befindliche Papier od.,d@gl. .daher stark und eine :gewisse .Zeit aus,gesetzt. Andererseits kann man die Werte für den Widerstand 2 nicht zu groß und für die Kapazität 3 und natürlich auch die Spannung, selbst nicht zu klein wählen, da sonst nicht jede Schwachstelle erfaßt werden würde.
  • Um nun trotz genügend großer Anfangsstromstärke die Wirkung auf die Schwachstelle, insbesondere auf das Dielekt.rikum, auf das: kleinstmögliche Maß herabzusetzen, wird der Erfindung gemäß der die Metallschichten um die Schwachstellen herum ausbrennende Vorgang, wie Lichtbogen, Wärmedurchschlag, Wegschmelzen metallischer Brücken, z. B. vollgespritzter Poren, durch elektrische Beeinflussung von außen, gelöscht, so daß die Verlängerung des Lichtbogens, welche sonst das Verlöschen bewirkte oder bewirken sollte, nicht mehr abgewartet zu werden braucht. Außer der Schonung des Dielektrikums"die sich in einem hohen Isolationswiderstand und beim Betrieb in einem verlangsamten Absinken desselben bemerkbar macht, wird noch eine höhere Konstanz der (Kapazität erreicht. An den Ausb.rennstellen verschwindet nämlich der Belag in kleinerem Maße, da ja. bei. Anwendung des, neuen Verfahrens die Löschung unabhängig von der Länge und damit schon bei kleinen Abständen der Metallschicht von der eigentlichen Schwachstelle, .einer Pore od. dgl., erfolgt.
  • Zur Durchführung des: Erfindungsgedankens wird beispielsweise an Stelle der Gleichspannung eine pulsierende Gleichspannung benutzt. Der zeitliche Verlauf sei beispielsweise ähnlich dem in Fi:g. 2 gezeigten. Die (Gleichspannung braucht nun nicht notwendigerweise bis auf Null oder darunter zu sinken, es .genügt, wenn die Löschspannung uL unterschritten wird. Dabei ist es zweckmäßig, die Pause, d. h. die Zeit, während der die Spannung unterhalb der Löschspannung bleibt, gleich der halben Periode oder noch länger zu machen. So eignen sich für @derarti:ge Ausbrennvorgänge Spannungen, die etwa den in Fig. 3 gezeigten Verlauf haben. Solche und ähnliche Spannungen lassen sich mit Röhrenschaltungen, z. B. sogenannten Kippschaltungen, mit @gesättigten Eisenkreisen, umlaufenden Kontaktwalzen u. ä. erzielen. Die Art und Wirkungsweise des Spannungserzeugers ist dabei beliebig; er ist für den Ausheilvorgang ohne wesentliche Bedeutung. Bei Anwendung perio,discher Impulsspannungen erübrigt sich natürlich die Anordnung eines Parallelkondensators- 3, wie in Fig. i.
  • Mit Spannungen ähnlich Fi.g. 3 kann natürlich noch eine konstante Gleichspannung, die aber kleiner als die Löschspannung sein, muß, in Reihe geschaltet werden.
  • Es ist ferner möglich, dafür zu sorgen, daß an Stelle der Spannung der Strom verringert oder auf Null :gebracht wird. Auch hierdurch wird eine Löschung,des Lichtbogens erreicht.
  • Eine praktische Ausbrennvorrichtung zur Ausführung des gekennzeichneten Verfahrens ist in der Zeichnung in Fig. q. beispielsweise veranschaulicht. Als Kontaktstelle sind eine oberflächenglatte, z. B. eine hochglanzverchromte, Walze i i und ein Metallband 12 vorgesehen, das über die Walze mit möglichst weitem Umfas,sungswnkel elastisch gespannt und anschmiegsam ist und z. B. aus einer Metallfolie bestecht. Zwischen der Wälze i i und dem Metallband 12 liegt die gewählte- Behandlungsspannung. Die Elastizität des Metallbandes. 12 wird im Ausführungsbeispieldurch . Federn 13 erreicht. Das Metallband, das beispielsweise aus einer Alumi, niumfolie besten kann, soll so weich sein, daß es sich. beiden Unebenheiten; durch ,die Walze und das Papier weitestgehend anpassen kann. Dadurch soll keime punktweise, sondern eine flächenha-Ite Spannungsbeanspruchung des Papiers erreicht werden. Über die Walze i i läuft das auszuheilende Papier iq. und wird von dem Metallbandicit2 an die Walze i i angedrückt, wodurch also möglichst viele Papierteilchen unter Kontaktdruck kommen und ,damit ,der Spannungsbeanspruchung bzw.,dem Ausbrennvorgang ausgesetzt werden. Das Papier kann ohne weiteres nacheinander durch mehrere solcher Kontaktstellen geführt werden, wobei hintereinander verschiedene Beanspruchungen vorgenommen werden können. Vorteilhaft ist dabei, die Frequenz der Impulse mit der Papiergeschwindigkeit so in Einklang zu brngen"daß während,der Berührung eines bestimmten Elementes des Dielektrikumbandes, z. B. des Papiers, mit der Walze mindestens ein Impuls auftreten muß.
  • In weiterer Ausführung der Erfindung werden einige Schaltungsanordnungen angegeben, die zur Durchführung der Ausheilung nach dem gekennzeichneten Prinzip @geeignet sind. Zur Anwendung können nur solche Schaltungen gelangen, die eine Abführung der auf dem auszuheilenden. Kondensator befindlichen Ladung in, der erforderlich kurzen Zeit ermöglichen. So darf der Entladungsweg eines solchen Kondensators von i,uF beispielsweise -nur einen Widerstand: von etwa ioo.o Ohm aufweisen, wenn eine ausreichende Entladung des Kondensators in etwa 5 bis io ms erfolgen soll. Soll die stromlose Pause lang :genug sein, um eine einwandfreie Löschung zu erzielen, so darf im vorliegenden Fall die Impulsfrequenz kaum höher als 5o Hz sein. Die Entladekreise müssen also verhältnismäßig ni,ed@erohmig ausgelegt sein.
  • Gemäß dem Vorschlag vorliegender Erfindung soll .die periodische Spannungsabsenkung außerhalb des auszuheilenden Kondensators durch Anwendung von Kippschaltungen erfolgen. Eine vorteilhafte Ausführung des gekennzeichneten Verfa@rens. besteht in der Anwendung eines mechanischen, umlaufenden Schalters, der auch zu den einfachsten Kippschaltungen im weiteren: Sinne gehört. Ein solcher umlaufender Schalter ist mit mindestens zwei. Stromabnehmern versehen, und zwar derart, daß zwischen zweien von diesen der auszuheilende Kondensator während der verschiedenen Kontaktzeiten mittels entsprechend ausgebildeter Kontakthahnen am umlaufenden Schalter periodisch aufladbar und entladbar ist. Es können z. B. auch drei Stromabnehmer an dem umlaufenden Schalter angeordnet sein in der Weise, daß der auszuheilende Kondensator periodisch in der ersten Schaltzeit aufgeladen und in der zweiten Schaltzeit entladen wird.
  • Ausführungsbeispiele dergekennzeic'hnetenKippschaltungen mittels mechanischen Schalters und zugehörige Diagramme sind in den Fi:g: 5 bis 12 veranschaulicht. In der erläuternden Beschreibung sind weitere Merkmale der Erfindung offenbart.
  • Der auszuheilende Kondensator i wird über den Widerstand 2 (normaler Widerstand, Glühlampen od. ä.) aufgeladen und über den umlaufenden Schalter 3 periodisch entladen. Die Periode der Entladung hängt von ,der Umdrehungs- und Stromabnehmerzahl. (hier zwei) sowie von der Ausbildung der Kontaktbahn ab. In dem .in Fig. 5 gezeigten Beispiel wird der Kondensator i je Umdrehung zweimal kurzgeschlossen. Der Widerstand 2 ist notwendig, da sonst bei der gezeigten Anordnung die Gleichspannungsquelle während der Schließungszeit des Schalters; 6, ebenfalls kurzgeschlossen wäre. Während,der Schließungszeit des Schalters 3. fließt über die Kontakte also außer dem Entladestrom des Kondensators i der Aufladestrom über den Widerstand 2; ;sie sind dementsprechend zu bemessen.
  • Das Zustandekommen der periodischen Impulse ist für das Beispiel ,der Fig. 5 an Hand der Fig. 6, die -die Abwicklung des Schalters 3 zeigt, veranschaulicht. I zeigt die Kontaktzeiten des oberen Stromabnehmers, II die des unteren Stromabnehmers und III die ,gemeinsamen K ontalktzeiten"d. iZ. die .Kurzschlußzeiten des Schalters 3. Als. Absziisse dient d er Umdrehungswimkel, der der Zeit t proportional ist. Einer !halben Umdrehung entspricht dabei eine Periode.
  • Den Verlauf dier Spannung am Kondensator i für das Beispiel Fig. 5 zeigt Fig. 7. Die Bezeichnungen der Fig. 6 sind beibehalten. Bei: der Darstellung sind die Stromabnehmer als unendlich schmal angenommen worden; ihre Berücksielztigung bereitet an sich natürlich keine Schwierigkeiten. Die Kurvenform a ergibt sich bei einem mittleren Widerstandswert des Ladewiderstandes 2, ,der zwischen denen bei, den. Kurven b und c liegt. Wählt man den Ladewiderstand 2 sehr klein, so er-,gibt sich an Stelle der Kurvea die Kurve c, die Kurvenform wird rechteckiger; umgekehrt wird bei großem Widerstand die Entladung bereits vorgenommen, ehe i voll aufgeladen ist (Kurve b). Das Verhältnis der Auf- zur Entladezeit kann durch Veränderung der Kontaktbahn weitgehend verändert werden. Wird die Kontaktbahn vom Umschfießungswinkel 225° z. B. auf 3i5° (gestrichelt in Fig: 5) vergrößert, so verändern sich die Kontaktzeiten entsprechend Fig. 6. Bei gleichem Widerstand 2, wie er Kurve a in Fig. 7 entspricht, würde sich dann ein Spannungsverlauf ergeben., wie ihn Fig. & zeigt.
  • Außer durch Verändern der Kontaktbahn kann das Verhältnis, durch Verschieben dier Stromabnehmer verändert werden. Diese Maßnahme ist besonders zweckmäßig, weil sie mit einfachsten Mitteln eine Einstellung, auch während des Laufes, ohne jeden Eingriff in die Schaltung ermöglicht. Ein Beispiel hierfür zeigen die Fig. 9 und io:. Das Beispiel ist auch insofern interessant, als hier während eines Umlaufs auch nur ein Impuls gegeben wird.
  • Eine Veränderung der Impulsfrequenz, insbesondere in einem größeren Bereich, erfolgt zweckmäßig durch Regelung der Drehzahl des Antriebsmotors des Schalters 3.
  • Bei, Verwendung nur eines einzigen derartigen Schalters kann aber auch noch der Ladewiderstand eingespart werden, so daß die erzeugte Kurvenform rechteckförmig wird. Ein Ausführungsbeispiel hierfür zeigt Fig. irr. 'Der Schalter 3 muß allerdings zu diesem Zweck mit einem weiteren Stromabnehmer versehen werden. In der gezeigten Stellung wird der auszuheilende Kondensator i über die durch die Kontaktbahn verbundenen Stromabnehmer a und b aufgeladen. Da nur Übergangswiderstände vorhanden sind, erfolgt die Aufladung entsprechend dem inneren Widerstand der Spannungsquelle im allgemeinen sehr rasch; die Spannungskurve weist daher einen sehr steilen Anstieg auf. Soll dieser Anstieg verlangsamt werden, so kann der gestricheltgezeichnete Vorwiderstan:d 2 vorgesehen werden. Nach Weiterdrehung des Rotors von 3 erfolgt über b und c,die ebenfalls kurzzeitige Entladung von i. In dieser Anordnung fließt über,den Schalter also nur der Entladestrom von i.
  • Durch- Verstellung der Stromabnehmer kann das Verhältnis von spannungsführender Zeit zu spannungsloser Pause weitgehend verändert werden, z. B. durch. Verschieben des Stromabnehmers c am Umfang des Schalters, wie durch, den Pfei14 in den. Fi;g. ii und -12 gekennzeichnet. Bei -der Verdrehung muß natürlich -darauf geachtet werden, daß im Beispiel der Fig. i i nicht der Stromabnehmer a mit c verbunden wird.
  • Die gezeigten Beispiele mit umlaufendem Schalter beweisen, daß sich damit verhältnismäßig einfache Anordnungen ergeben, die zahlreiche Variationsmöglichkeiten bieten. Der Nachteil beateht in der Mechanik der Anordnung, die Prellungen und damit unsaubere Kontaktgabe zur Folge hat, Tatsachen, die bei !höheren Impulszahlen immer unangenehmer -verdien.
  • Der weiteren Erfindung gemäß wird vorgeschlagen, die periodische Spannungsabsenkung durch als Schalter wirkende Ionen- oder Elektronenröhren vorzunehmen. Vorzugsweise ist der auszuheilende Kondensator zwecks Aufladun.g oder/und Entladung an einer oder mehreren Elektro.denröhren oder gittergesteuerten Glühkathodenröhren mit Gas- oder Metalldampffüllung geschaltet, deren Steuergittern zur periodischen Steuerung der Schaltzeiten eine Wechselspannung entsprechender Frequenz zugeführt werden kann. Schaltungen solcher Schalter und: die zugehörigen Spannungs-Zeit-Diagramme sind in den Fig. 13 bis 17 veranschaulicht, wobei an der Grundschaltung der Fi:g. i weitgehend festgehalten wurde. Auch hier sind weitere Einzelmerkmale der gekennzeichneten Erfindung in der Beschreibung der Zeichnung erläutert.
  • Eine derartige Schaltung zeigt Fig. 13. Der auszuheilende. Kondensator i wird über den Widerstand 2, über :dessen Auslegung das oben Gesagte weiter ;gilt, aufgeladen und periodisch über die Röhre 3 bis auf sehr kleine Spannungswerte entladen. Der niederohmi:be Widerstand 5 dient gegebenenfalls zur Strombegrenzung und damit als Überlastungsschutz für die Röhre 3. Zur periodischen Einschaltung von 3, wird dem Steuergitter eine Wechselspannung entsprechender Frequenz über die Klemmen6 zugeführt. Der Vierpol 7 dient dazu, die Amplitude oder den Mittelwert :der beispielsweise sinusförmigen Gitterspannung und damit die Stromführungszeit der Röhre 31 zu regeln. Als Röhren können in der Schaltung Fig. 13 sowohl Elelletronen als auch. gittergesteuerte Glühkathodenröhren mit Gas- oder Metall:dampffüllung (Thyratrons) verwendet werden.
  • Eine Anordnung, die bezüglich der Erzielung einer rechteckförmi:gen Spannungskurve der Fig.,vi entspricht, zeigt Fig. 14. Die Aufladung erfolgt hier über eine Röhre 2, während die Entladung über :die Röhre 3 vor sich geht. Beide Röhren werden durch eine Anordnung, hier einen Transformator mit zwei Sekundärwicklungen., gespeist, und zwar so, daß sie etwa gegenphasige Spannungen erhalten (vgl. Fig. 15). Durch einen Phasenschieber 9 können die beiden Steuerspannungen auch noch in ihrer Ph.asenl.age zueinander verschoben werden, wodurch wieder eine Einstellung der Aufladezeit zur Entla:dezei:t möglich ist.
  • Zur weiteren Veranschaulichung der Verhältnisse sei auf Fig.15 verwiesen, @die die beiden Steuerspannungen u. und u3, die zugehörigen Ströme und die sich demnach ergebende Kondens.atorspannung u1 in ihrem zeitlichen Verlauf zeigt.
  • Die Frequenz :der Auf- und Entladungen des auszuheilenden Kondensators ist den angegebenen Beispielen (Fi:g. 131 und 14) durch. die Frequenz der Steuerspannung :gegeben. Will man jene veränderlich machen, so muß analog zur Drehzahländerung des: umlaufenden Schalters hier die Frequenz der Steuerspannung verändert werden. In. solchen Fällen ist die Verwendung von Generatoren mit einstellbarer Frequenz, wie sogenannter Meßsender usw., geboten. Sollen sehr niedrige Frequenzen und große Frequenzbereiche erfaßt werden, so ist die Anwendung von Kippschwinggeneratoren besonders zweckmäßig, insbesondere auch wegen ihrer für die Aussteuerung sehr geeigneten Kurvenform. In Verbindung mit Anordnungen wie Fi:g. 14, wo gegenphasige Spannungen benötigt werden, sind Kippschaltungen besonders vorteilhaft, :die auf :den sogenannten Multivibrator aufbauen.
  • Derartige Schaltungen lassen sich auch, unmittelbar für den vorliegenden Zweck verwenden, wie Fig. 16 zeigt. Die Spannung an dem auszuheilenden Kondensator i hat dabei z. B. :den in Fig. 17 gezeigten Verlauf. Durch Veränderung der Kreiskonstanten hat man es in :der Hand, den Verlauf :der Spannung am Kondensator i den jeweiligen Erfordernissen entsprechend zu gestalten.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Ausbrennen der Metallschichten an Schwachstellen von metallischen Dielektrikumschichten für elektrische Kondensatoren, dadurch gekennzeichnet, daß der die Metallschichten um die Schwachstellen herum ausbrennende Vorgang durch elektrische Beeinflussung von außen gelöscht wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, d.aß pulsierende Gleichspannung bzw. pulsierender Gleichstrom angewandt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß periodische Impulsspannungen bzw. Impulsströme benutzt werden.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannung bzw. ein Strom verwendet wird, die periodisch unter die Löschspannung bzw. den Löschstrom absinken.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch i biss 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit, während der die Spannung bzw.,der Strom unterhalb der Löschspannung bzw. dem Löschstrom bleibt, mindestens gleich der halben Periode gemacht wird.
  6. 6. Verfahren nach: Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer periodischen Impulsspannung bzw. einem periodischen Impulsstrom eine konstante Gleichspannung bzw. ein. konstanter Gleichstrom in Reihe geschaltet wird., :die bzw. der kleiner als -die Löschspannung bzw. der Löschstrom ist: 7. Vorrichtung zur. Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kontaktstelle ,aus einer Kontaktwalze und einem über diese in. möglichst großem Umfassungswinkel gespannten anschmiegsamen Metallband besteht, zwischen denen :das zu behandelnde Dielektrikum geführt wird. B. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband elastisch gespannt ist. g. Vorrichtung nach Anspruch 7' und 8, dadurch :gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen, insbesondere:dieKontaktwalzen, möglichst glatt ausgeführt, z. B. galvanisiert sind. io-. Verfahren zum Ausheilen von Metallpapier- oder ähnlichen Kondensatoren mittels periodischer Spannungsabsenkung - außerhalb des auszuheilenden Kondensators nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß Kippschaltungen angewandt werden. ii. Schaltungsanordnung zur Ausführung ,des Verfahrens nach Anspruch ro, dadurch gekennzeichnet, daß mechanische, umlaufende Schalter vorgesehen sind (z. B. Fig. 5 bis r2). 12. Schaltungsanordnung nach Anspruch. io und i i, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Schalter mixt mindestens zwei Stromabnehmern versehen ist, derart, @daß zwischen zweien von diesen der auszuheilende Kondensator während der verschiedenen Kontaktzeiten mittels entsprechend ausgebildeter Kontaktbahnen am umlaufenden Schalter periodisch aufladbar und entladbar ist (z. B. Fig. 5 bis i2). 13- Schaltungsanordnung nach Anspruch io biss 12, dadurch gekennzeichnet, daß an dem umlaufenden Schalter ,drei Stromabnehmer angeordnet sind, derart, daß der auszuheilende Kondensator periodisch in der ersten Schaltzeit aufgeladen und in der zweiten Schaltzeit entladen wird (z. B. Fig. 5 bis i2). 1q.. Schaltungsanordnung nach. Anspruch io biss 13, dadurch gekennzeichnet, daß das. Verhältnis von spannungsführender (Zeit zu spannungsloser Pause durch Verstellender Stromabnehmer am Umfang,des drehbaren Schalters veränderbar ist (z. B. Fig. 5 bis i2). 15. Schaltungsanordnung nach Anspruch io bis 1q., dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von spannungsführender Zeit zu spannungsloser Pause durch Verändern der Kontaktbahnen einstellbar ist (z. B. Fig. 5 bis r2). 16. Schaltungsanordnung nach Anspruch io bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfrequenzen. durch Regelung der Drehzahl des Schalterantriebsmotors oder durch . Änderung der Stromabnehmerzahl veränderbar ist (z. B. Fig. 5, g und i i). 17. Schaltungsanordnung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch iso, dadurch gekennzeichnet, daß als Schalter wirkende Ionen-oder Elektronenröhren vorgesehen sind (z. B. Fig. 13 bis -i6). 18. Schaltungsanordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufladung oder/und Entladung des auszuheilenden Kondensators dieser an eine oder mehrere Elektronenröhren oder gittergesteuerte Glühkathodenröhren mit Gas- oder Metalldampffüllung geschaltet ist, deren Steuergittern. zur periodischen Steuerung der Schaltzeiten eine Wechselspannung entsprechender Frequenz zugeführt werden kann (z. B. Fig. 13 bis i6). ig. Schaltungsanordnung nach Anspruch 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von je einer Röhre für die Ladung und Entladung zur Speisung der Steuergitter ein Transformator mit zwei Sekundärwiciklungen vorgesehen ist, die den Röhren einander phasenverschobene Spannungen zuführen (z. B. Fig. 1q.). 2o. Schaltungsanordnung nach. Anspruch 17 bis ig, dadurch gekennzeichnet, daß im Stromkreis der einen. Röhre ein. Phasenschieber angeordnet isst, der eine Einstellung der Aufladezur Entladezeit ermöglicht (z. B. Fig. 1q.). 21. Schaltungsanordnung nacJh Anspruch ?r7 bis 2o" dadurch ,gekennzeichnet, daß die Frequenzen der Steuerspannungen veränderbar sind (z. B. Fig. 13 bis i6). 22: Schaltungsanordnung nach Anspruch 17 bis 2z, dadurch gekennzeichnet, daß zur Frequenzregelung Kippschwinggeneratoren vorgesehen sind (z. B. Fig. 16 und i7). 23. Schaltungsanordnung nach. Anspruch io biss 22, dadurch gekennzeichnet, -daß die Impulsfrequenz der Spannungsänderung etwa gleich oder kleiner als 5o Hz ist. 2q.. Schaltungsanordnung nach Anspruch io biss 23, dadurch gekennzeichnet, ,daß die Entladekreise verhältnismäßig niederohmig, z. B. in der Größenordnung von etwa iooo. Ohm, ausgelegt sind. 25. Schaltungsanordnung nach Anspruch io bis 2q., dadurch @gekennzeichnet, @daß zur Verlangsamung des Aufladevorganges in den Ladestromkreis ein Widerstand geschaltet ist (z. B. Fig. q., 1i, 13, i6). 26. Schaltungsanordnung nach Anspruch so biss 25, dadurch gekennzeichnet, daß im Entladungsstromkreis ein niederohmiger Schutzwiderstand angeordnet ist (z. B. Fig. i3).
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DEH2758D Expired DE898037C (de) 1944-12-19 1944-12-19 Verfahren zum Ausbrennen der Metallschichten an Schwachstellen von metallischen Dielektrikumschichten fuer elektrische Kondensatoren

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DE (1) DE898037C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1002888B (de) * 1953-04-14 1957-02-21 Siemens Ag Verfahren zur Erhoehung der Spannungsfestigkeit bei Wickelkondensatoren

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DE1002888B (de) * 1953-04-14 1957-02-21 Siemens Ag Verfahren zur Erhoehung der Spannungsfestigkeit bei Wickelkondensatoren

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