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Spiralig aufgewundener elektrischer Wickelkondensator Elektrische
Kondensatoren werden, um eine einfache Herstellung, insbesondere größerer Kapazitäten,
zu gewährleisten, üblicherweise durch spiraliges Aufwickeln der Belegungen und der
dielektrischen Zwischenlagen als sogenannte Wickelkondensatoren hergestellt. Für
die Art der Stromzuführung zu den Belegungen bestehen grundsätzlich zweiMöglichkeiten,
entweder legt man in den Wickelkörper beim Wickeln mit den Belegungen in Berührung
stehende sogenannte Stromzuführungsstreifen ein, die aus der oder den Stirnseiten
des Wickelkörpers herausstehen und zum Anschluß der Stromzuführungsleitungen dienen
oder man läßt durch versetzte Anordnung der Belegungsstreifen den Rand der einen
Belegung auf der einen Stirnseite und den Rand der anderen Belegung auf der anderen
Stirnseite herausstehen und benutzt die herausstehenden Ränder, vorzugsweise durch
eine Lötschicht kurzgeschlossen, als Kontaktanschluß.
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Die letztbeschriebene Ausführungsform, die als Kondensator mit überstehenden
Folien bezeichnet wird, hat einige elektrische Eigenschaften, die häufig sehr erwünscht
sind. So zeichnet sich ein solcher Wickelkörper durch eine geringe Dämpfung aus,
da der Belagwiderstand infolge der Stromzuführung längs der gesamten Belegungskante
sehr klein ist und außerdem die Eigeninduktivität ebenfalls infolge der stirnseitig
kurzgeschlossenen Belegungswindungen sehr gering ist. Bei der anderen Ausführungsform
sind diese Eigenschaften nicht oder nur in geringerem
Umfange vorhanden,
was bekanntlich .ausschließlich von der Anzahl und Lageanordnung der Stromzuführungsstreifen
abhängt. Je größer die Anzahl der Stromzuführungsstreifen für jeden Belag ist, um
so kleiner ist der Belagwiderstand, weil nur entsprechend kurze Belegungsabschnitte
vom Strom durchflossen werden. Die Wickelinduktivität eines solchen Kondensators
hängt von der Lage der Stromzuführungsstreifen des einen Belages zu der der Stromzuführungsstreifen
des anderen Belages ab. Wenn man sich vorstellt, daß ein Wickelkörper mit zwei Belegungen
und jede Belegung mit einem Stromzuführungsstreifen ausgerüstet ist, dann muß der
über den Kondensator fließende Strom von der Berührungsstelle des Stromzuführungsstreifens
ab sich über die Belegung ausbreiten und nach dem Übertritt auf die andere Belegung
zu dem dieser zugeordneten Stromzuführungsstreifen zusammenfließen. Hierbei ergeben
sich auf der einen Belegung Stromelemente, denen auf der gegenpoligen Belegung gleich
große, aber entgegengesetzte Stromelemente gegenüberliegen, aber daneben auch solche,
die die gleiche Richtung, wie die auf der ersten Belegung besitzen. Von den letztgenannten
rührt, da ihr Magnetfeld nicht durch ein Gegenfeld aufgehoben wird, die Wickelinduktivität
her. Man hat darum vorgeschlagen, wenn man einen induktivitätsfreien Wickelkörper
herstellen will, einen Stromzuführungsstreifen der einen Belegung einem Stromzuführungsstreifen
der gegenpoligen Belegung genau gegenüberstehend einzulegen, weil dadurch ein vollbifilarer
Stromverlauf im gesamten Wickelkörper auftritt.
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Diese Lehre, die seit Jahren in der Praxis befolgt wird, stimmt jedoch
in der angegebenen Weise nicht, wie neuere Überlegungen gezeigt haben. Soweit man
die Abwicklung eines Wickelkondensators betrachtet, ist sie allerdings einwandfrei
und richtig, es wird durch die gegenüberstehende Einlage jeweils zweier Stromzuführungsstreifen
ein bifilarer Stromverlauf erzielt und damit die gewünschte Induktivitätsfreiheit
gegeben. Dies trifft aber in dem Augenblick nicht mehr zu, wenn die gestreckten
Belegungen spiralig aufgewunden sind, weil der von dem einen Stromzuführungsstreifen
sich ausbreitende Strom nicht nur von der einen Belegungsseite auf die gegenpolige
Belegung übertritt, sondern gleichzeitig auch von der anderen Belegungsseite auf
die bei der nächsten Windung auf der Gegenseite ebenfalls vorhandene Gegenbelegung
übertritt. Für diese in der Abwicklung nicht betrachtete ändere Belegungsseite trifft
nun die erwähnte Regel nicht mehr zu, da der zugehörige Gegenstromzuführungsstreifen
um eine ganze Windung verschoben erscheint. Dies bedingt aber eine gewisse Induktivität,
so daß die gewünschte Induktivitätsarmut in Wirklichkeit nicht vorhanden ist.
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Um bei Wickelkondensatoren der erwähnten Art tatsächlich Induktivitätsfreiheit
zu erzielen, baut man den Wickelkörper nach dem Kennzeichen der Erfindung so auf,
daß die für die Abwicklung des Kondensators festgestellte Lage des oder der _ Stromzuführungsstreifen
des einen Belages gegenüber der Lage des oder der Stromzuführungsstreifen des anderen
Belages um eine halbe Wickehvindung dergestalt verschoben ist, daß die beim Wickeln
der äußeren Belegung zugeordneten Streifen nach dem Wickelanfang und die der inneren
Belegung zugeordneten Streifen nach dem Wickelende zu verschoben sind. Hierdurch
wird erreicht, daß der Stromzuführungsstreifen der einen Belegung genau in der Mitte
zwischen dem zugeordneten Stromzuführungsstreifen der Gegenbelegung und dessen um
eine Windung verschobenen elektrisch wirksamen Abbild liegt. Zwar entsteht infolge
des Abstandes zwischen den Stromzuführungsstreifen des einen Belages und dem zugeordneten
Streifen der Gegenbelegung einerseits als auch infolge des Abstandes zu dem Abbild
andererseits je ein magnetisches Feld, weil in diesen Belegungsteilen keine bifilare
Stromzuführung besteht, jedoch sind diese Felder entgegengesetzt gerichtet, so daß
sie sich gegenseitig aufheben und der Wickelkörper damit induktivitätsfrei ist.
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Die Lehre nach der Erfindung gilt allgemein für jeden Wickelkondensator
mit eingelegten Stromzuführungsstreifen und über die Stirnseite hinausragenden Isolierstofflagen,
gleichgültig, ob für jede Belegung nur ein oder auch mehrere Stromzuführungsstreifen
vorgesehen sind und ob die Anzahl der Streifen des einen Belages gleich oder verschieden
groß der des anderen Belages ist. In jedem Falle müssen der oder die Streifen, die
mit der beim Wickeln äußeren Belegung in Berührung stehen, um eine halbe Windung
nach dem Wickelanfang zu, bzw. die Streifen der inneren Belegung nach dem Wickelende
zu gegenüber der für bisher richtig gehaltenen Lage in der Abwicklung verschoben
sein, um wirkliche Induktivitätsfreiheit zu gewährleisten.
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An Hand der Zeichnung sei die Erfindung nochmals erläutert. In Fig.
z ist die Abwicklung eines Kondensators mit zwei Belegungen a und
b wiedergegeben, bei dem der Übersichtlichkeit halber die dielektrischen
Zwischenlagen fortgelassen sind. Die Belegungen a und b sind mit den
beiden eingelegten Stromzuführungsstreifen d und e in Kontakt. Für die Abwicklung
gilt, wie ohne weiteres einleuchtend ist, daß dann ein bifilarer Stromverlauf in
den Belegungen a und b gegeben ist, wenn die Stromzuführungsstreifen
d und c genau gegenüberliegen. Wird nun jedoch das System von links beginnend, wie
durch den Pfeil angedeutet, spiralig aufgewickelt, dann erscheint, um eine Windung
verschoben, oberhalb der Belegung b wiederum die Belegung a, die in
der Zeichnung mit c bezeichnet ist. Es bilden sich somit zunächst eine Kapazität
zwischen den Seiten a2 und b1, darüber hinaus infolge der Aufwicklung aber auch
eine Kapazität zwischen b2 und a1 bzw. cl aus. Da der Stromzuführungsstreifen d
oberhalb von b, ebenfalls um eine Windung verschoben, als f erscheint, besteht zwar
für die Kapazität zwischen a2 und b1 bifilarer Stromverlauf, jedoch nicht für die
Kapazität zwischen b2 und cl, viehhehr bildet sich dort eine Induktivität aus, die
durch den Abstand von e und f, d. h. eine volle Wickelwindung, gebildet
wird. Es zeigt sich also, daß die bisherige Ansicht, daß die Induktivität eines
Wickelkörpers dann am geringsten ist, wenn die Stromzuführungsstreifen genau gegenüberliegen,
nicht zutrifft.
Nach dem Kennzeichen der Erfindung wird die Aufgabe
erst dann vollkommen gelöst, wenn man den oder die Stromzuführungsstreifen der beim
Wickeln äußeren Belegung, also im dargestellten Falle von a nach dem Wickelanfang
bzw. den oder die Streifen der beim Wickeln inneren Belegung, also von b, nach dem
Wickelende zu so weit verschiebt, daß gegenüber der für die Abwicklung festgestellten
Lage, wie in Fig. r, ein Abstand von einer halben Windung entsteht. Diese erfindungsgemäße
Lage ist, mit gleichen Buchstaben versehen, in Fig.2 dargestellt. Der Stromzuführungsstreifen
d der äußeren Belegung a ist gegenüber e der Belegung b um eine halbe
Windung nach dem Wickelanfang zu verschoben. Beim Aufwickeln erscheint dann der
Streifen d als f, wieder um eine Windung verschoben, oberhalb von
b. Da er eine halbe Windung vor e eingelegt ist, erscheint er also eine halbe Windung
hinter e nochmals, und es bilden sich nunmehr sowohl eine Induktivität zwischen
d und e als auch zwischen e und f aus. Weil jedoch die Stromrichtung
zwischen d und e entgegengesetzt zu der zwischen e und f ist, sind die dadurch hervorgerufenen
Magnetfelder entgegengesetzt gerichtet und heben sich gegenseitig auf, so daß nunmehr
die gestellte Aufgabe, Erzielung geringster Wickelinduktivität, gelöst ist.
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In der Fig. 3 ist der spiralig aufgewundene Wickelkörper in der Aufsicht
auf eine Stirnseite dargestellt. a und b sind die beiden Belegungen,
die durch nicht dargestellte dielektrische Zwischenlagen voneinander im Abstand
gehalten werden. a ist die beim Wickeln äußere Belegung, die den Stromzuführungsstreifen
d besitzt, während der Belegung b der Streifen e zu-
geordnet ist.
d ist eine halbe Windung vor e eingelegt, womit sich die an Hand der Fig. 2 vorstehend
näher ausgeführten Verhältnisse ergeben, die einen induktivitätsarmen Wickelkörper
bedingen.
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Wie bereits erwähnt, gilt die Regel der Erfindung auch dann, wenn
es sich um mehrere Stromzuführungsstreifen handelt. Bei der Bestimmung der richtigen
Lage geht man von der für die Abwicklung gültigen Lage der Stromzuführungsstreifen
aus und fügt dann zwischen den gegenpoligen Streifen einen zusätzlichen Abstand
von einer halben Windungslänge ein, wobei die Streifen der äußeren Belegung nach
dem Wickelanfang bzw. die der inneren Belegung nach dem Wickelende zu verschoben
sind.