DE909712C - Elektrischer Isolierstoff, insbesondere zur Verwendung bei elektrischen Kondensatoren - Google Patents

Description

• Elektrischer Isolierstoff, insbesondere, zur Verwendung bei elektrischen Kondensatoren Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Isolierstoffe, z. B. für die Tränkung elektrischer Kondensatoren. Solche Massen sind nicht nur auf dem Kondensatorgebiet anwendbar. Sie können auch für andere Zwecke, z. B. für elektrische Kabel und Hochspannungsdurchführungen, verwendet werden.
• . Die Erfindung umfaßt Isolierstoffe oder Isoliermassen, welche als Hauptbestandteile halogenierte Polyphenylkohlenwasserstoffe und nitrierte vielkernige Arylkohlenwasserstoffe enthalten, z. B. Verbindungen aus chloriertem Diphenyl und nichtchloriertem Orthonitrodiphenyl.
• Die letztere Verbindung ist fest und kristallin und wird erhalten durch Nitrieren von Diphenyl, z. B. durch Behandlung mit einem Gemisch von Salpeter-und Schwefelsäure bei ungefähr 35 bis 40°. Ihre Eigenschaften empfehlen einen Gebrauch als Dielektrikum für Kondensatoren nicht. Ihre DK. ist unter gewöhnlichen Bedingungen verhältnismäßig niedrig und ihr Verlustwinkel ist verhältnismäßig hoch. Kondensatoren mit chloriertem Diphenyl gemäß der USA.-Patentschrift 2 041594 besitzen, obwohl sie bei normalen Temperaturen sehr wirksam sind, den Nachteil, daß sie bei niedrigen Temperaturen, d. h. wenn die Temperatur auf o° oder tiefer fällt, einen beträchtlichen Abfall der Kapazität zeigen. Zum Beispiel hat eine Standardkondensatoreinheit, welche auch im folgenden als Vergleichskondensator gelten soll und welche Abstandhalter aus Kraftpapier enthält, welches mit Pentachlordiphenyl getränkt ist, eine Kapazität von 3 ILF bei 25'. Seine Kapazität verringert sich um 25 6/0, d. h. auf 2,25 ,uF, wenn die Temperatur auf -5° sinkt. Dieser Abfall der Kapazität ist ein ernster Nachteil für einige Anwendungsgebiete.
• Pentachlordiphenyl wird zusammen mit anderen halogenierten Diphenylverbindungen gewöhnlich als ein Isömerengemisch erhalten, Es enthält auch einen verhältnismäßig kleinen Anteil sowohl an niedriger als auch an höher chlorierten Produkten. Die Pentachlorverbindung, welche gewöhnlich als Kondensatorimprägniermittel im Handel ist, ist eine zähe Flüssigkeit bei Raumtemperatur und wird bei Temperaturen zwischen 1o und o' zu zähe. Die Gefriertemperatur hängt von dem Anteil der Verbindungen ab, welche etwas verschieden sind. Möglicherweise ist das Festwerden des flüssigen Diphenylchlorids für den Abfall der Kapazität der Kondensatoren, welche damit imprägniert werden, verantwortlich, Orthonitrodiphenyl ist ein fester Stoff, der bei etwa 3i1/2° schmilzt. Es hat eine DK. von ungefähr 3 bei Raumtemperatur, welche niedriger ist als die von Pentachlordiphenyl. Letztere beträgt 5. Man wird annehmen, daß das Gemisch dieses Körpers mit dem zähen Pentachlordiphenyl eine Gefriertemperatur haben würde, die noch höher ist. als die des Pentachlordiphenyls. Unerwarteterweise jedoch ist die Gefriertemperatur solcher Mischungen niedriger, wie in der folgenden Tafel gezeigt wird:

  Tafel 1

  Ge- Ge-

  wichts- Viskosität

  Prozent Prozent Fließ- bei 37,3' C

  Penta- Nitro- Punkt Saybolt-

  chlor- diphenyl Sekunden

  diphenyl

  100 - + 1o,o 2000 (435 c St)

  75 25 + 2,0 313 ( 68 c St)

  50 50 - 7,0 143 ( 30:5c St)

  25 75 -12,0 96 ( 19:6c St)

  - 100 +37,5 77 ( =5.0c St)

  Angesichts der Tatsache, daß die DK. von Nitrodiphenyl unter gewöhnlichen Bedingungen niedriger ist als die von Pentachlordiphenyl, könnte es erwartet werden, daß Gemische dieser zwei Produkte eine niedrigere DK. haben als die chlorierten Diphenylbestandteile. Es wurde gefunden, daß überraschenderweise die DK. des Gemisches höher als die jedes Bestandteiles ist, wie es die folgende Tafel zeigt:

  Tafel

  Gewichtsprozent Gewichtsprozent Dielektrizitäts-

  Pentachlordiphenyl Nitrodiphenyl konstante

  bei 25' C

  100 - 5,0

  75 25 9,o

  50 50 11,7

  25 75 14,1

  - 10ö 3,0

  Kondensatoren, welche mit Mischungen dieser zwe: Stoffe gemäß der vorliegenden Erfindung imprägniert sind, haben höhere Kapazitäten als solche, welche allein mit Diphenylchlorid imprägniert sind. Noch überraschender ist es, daß sie weniger empfindlich sind bei tiefen Temperaturen. Obgleich Kondensatoren, die mit solchen Gemischen imprägniert sind, etwas höhere Verluste haben, ist dieser Nachteil gegenüber den anderen vorteilhaften Eigenschaften nicht beachtlich.
• Zum Beispiel haben vorher bezeichnete Vergleichskondensatoren, wenn sie mit Diphenylchlorid imprägniert sind, eine elektrische Kapazität von 3PF und einen Verlustfaktor von ungefähr 0,3 °/o bei 25'. Kondensatoren dieser Standardgröße haben, wenn sie z. B. mit dem Gemisch 50: 5o der Tafel 1 imprägniert sind, folgende Eigenschaften

  Tafel 3

  Temperatur I-25°Clo'CI25'C15o'Cig5'Clioo'C

  Kapazität ,uF ... 4,o1 4,00 3,91 3,88 3,83 3,79

  Verlustfaktor . 2,57 o, .5o o,68

  0,49 0,49 0,74

  Über dem weiten Temperaturbereich von - 25 bis Zoo' schwankt die Kapazität nur um 5,5 %.
• Solche Vergleichskondensatoren verlieren, wenn sie nur mit Chlordiphenyl imprägniert sind, nicht nur 25°/, ihrer Kapazität, wenn sie auf - 5" abgekühlt werden, sondern die Kapazität solcher Kondensatoren fällt auch um ungefähr 6,8 °/o, wenn sie von 25 auf Zoo' erhitzt werden.
• Bei 25° ist die Kapazität der Vergleichskondensatoren um 30 °/o höher, wenn der gleiche Teil des Gemisches durch Pentachlordiphenyl ersetzt wird. Es ist zu bemerken, daß bei einer Arbeitstemperatur von 25 bis ioo° die Kapazität solcher Einheiten, welche mit einem Gemisch entsprechend der Erfindung imprägniert sind, höher als die solcher Einheit ist, welche mit Pentachlordiphenyl imprägniert sind. Der Verlustfaktor liegt dabei noch unter 1 °/o. Ähnliche Vorteile werden über eine weitere Reihe von Gemischen und Verhältnissen dieser zwei Bestandteile erzielt: Halogenierte Polyphenylimprägniermittel werden vorteilhaft mit anderen vielkernigen Nitroverbindungen gemischt.
• Die folgende Tafel zeigt die physikalischen Eigenschaften von Gemischen von Pentachlordipheny l und 2, 4'-Dinitrodiphenyl

  Tafel 4

  Gewichts- Gewichts- Fließ- Dielektrizitäts-

  Prozent Prozent Punkt konstante

  Pentachlor- Dinitro- Centi- bei 25' C

  diphenyl diphenyl grad

  ioo - + 10 5,0

  75 25 +14 13,8

  50 50 +12 25,4

  25 75 +14 33,19

  - Zoo +13 6,8

  Die gewählten Standardkondensatoren; welche z. B. mit einem Gemisch gleicher Teile imprägniert sind, haben folgende Eigenschaften, wobei die hohe Kapazität und Unveränderlichkeit über eine große Reihe von Temperaturen bemerkenswert sind:

  Tafel 5

  Temperatur I -io°C o° C 25° C 75° C I ioo° C

  Kapazität....... 4,70 4,63 4,68 4,67 4,65

  0/0 Verlustfaktor .

  2,4 1,88 o,56 o,89 o,82

  Es ist zu bemerken, daß zwischen -io und ioo° die Zunahme an Kapazität über die üblichen mit Diphenylchlorid imprägnierten Kondensatoren über 50% beträgt.
• Folgende Tafel zeigt die physikalischen Eigenschaften von Gemischen von Pentachlordiphenyl und Nitronaphthalin

  Tafel 6

  Ge- Ge-

  wichts- wichts- Viskosität Di-

  prozent prozent Fließ- bei ioo° C elektrizitäts-

  Penta- Nitro- punkt in Saybolt- konstante

  chlor- naph- Sekunden bei 25° C

  diphenyl thalin

  ioo - 10 48 (6,65 c St)

  75 25 bis 11 41 9,2

  50 50 28 - 30 38 13,8

  25 75 35 - 40 36 i6,8

  - ioo 51 36 4,2

  Die Standardkondensatoren, welche mit einem Gemisch gleicher Teile imprägniert sind, haben folgende Eigenschaften:

  Tafel 7

  Temperatur !-25°C1 0° C I25° C15o°C 175°C 1 ioo° C

  Kapazität..... 3,2 4,28 4,2i 4,16 4,io 4,00

  0/,Verlustfaktor

  3,5 o,69 0,59 o,54 o,6o o,84

  Bemerkenswert ist die Unveränderlichkeit in der Kapazität über einen großen Temperaturbereich. Diese Kondensatoren verlieren nur 6,5 0/0 Kapazität von o bis ioo°, obwohl die Gefriertemperatur des Gemisches verhältnismäßig hoch liegt. Andererseits ist die Zunahme an Kapazität fast ebenso groß wie die, welche das Gemisch mit Dinitrodiphenyl auszeichnet.
• Statt Chlordiphenyl und insbesondere Pentachlordiphenyl können andere Verbindungen verwendet werden, z. B. halogenierte Diphenylmethanverbindungen, halogeniertes Diphenyläthan (Dibenzyl), halogeniertes Diphenylketon und Substitutionsprodukte davon, z. B. Diphenylbenzol. Ähnlich können andere Nitroverbindungen von verschiedenen Diphenyl- und anderen vielkernigen Verbindungen mit halogenierten vielkernigen Verbindungen gemischt werden, z. B. mit Nitrodibenzyl oder Nitrophenylbenzol, um die Vorteile der Erfindung zu erhalten.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrischer Isolierstoff, insbesondere zur Verwendung bei elektrischen Kondensatoren, dadurch gekennzeichnet, daß er als wesentliche Bestandteile halogenierte Polyphenylverbindungen und nitrierte vielkernige Arylkohlenwasserstoffe enthält.
2. 2. Elektrischer Isolierstoff nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß er als wesentliche Bestandteile chloriertes Diphenyl und nitrierte vielkernige Arylkohlenwasserstoffe enthält.
3. 3. Elektrischer Isolierstoff nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß er im wesentlichen aus Diphenylchlorid und Nitrodiphenyl besteht.
4. 4. Elektrischer Isolierstoff nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er aus 75 bis 25 Gewichtsteilen Pentachlordiphenyl und aus 25 bis 75 Gewichtsteilen Orthonitrodiphenyl besteht.