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Schaltungsanordnung zum Ausheilen regenerierfähiger elektrischer Kondensatoren
Es sind elektrische Kondensatoren bekannt, die mindestens eine so dünne Belegung
aufweisen, daß an Fehlerstellen bzw. Kurzschlußstellen des Dielektrikums diese dünne
Belegung um die Durchschlagsstelle herum zerstört wird und diese damit isoliert.
Bevor solche Kondensatoren in die Hand des Verbrauchers gegeben werden, werden sie
einem besonderen Prüf- oder Aufschließvorgang unterworfen, um die defekten Stellen
abzuschalten. Besonders wichtig ist dieser fabrikationsmäßige Verfahrensschritt
bei sogenannten einlagigen Kondensatoren, bei denen auf beiden Seiten eines dielektrischen
Streifens die Belegungen fest aufliegend angebracht sind und bei welchen infolge
nicht zu vermeidender leitender Einschlüsse immer irgendwelche Kurzschlußbrücken
zwischen den Belegungen vorhanden sind.
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Der Aufschließvorgang wird normalerweise so durchgeführt, daß ein
Ladekondensator als Energielieferant eint- oder mehrmals über den Prüfling entladen
wird. Bei der Durchführung dieses Verfahrens werden zur Einschaltung der Stoßenergie
Schalter- oder schalterähnliche 'Kontakteinrichtungen benutzt, die aber bei den
nicht zu vermeidenden Funkenübergängen stark beansprucht werden, so' daß nach gewisser
Zeit eine einwandfreie Funktion. der Einrichtung nicht mehr gewährleistet ist. Außerdem
tritt bei der Verwendung von mechanischen Kontakten nicht die erwünschte plötzliche
stoßartige Entladung über den Prüfling ein, weil
die Ausbrennspannung
beim Schließen des Schalters zunächst von Null an zeitlich ansteigt, insbesondere
auch bedingt durch Übergangswiderstände im Stromkreis.
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Gemäß der Erfindung wird für die Ausheilung elektrischer Kondensatoren
eine Schaltungsanordnung benutzt, die einen Ladekondensator enthält, der über einen
hochohmigen Widerstand durch die Prüfspannung aufgeladen wird und sich durch den
zu behandelnden Kondensator hindurch über eine gasgefüllte, gittergesteuerte Entladungsröhre
entlädt, sobald die Gitterspannung die Sperrung der Röhre aufhebt. Durch die erfindungsgemäße
Benutzung der Schaltungsanordnung und die den jeweiligen Erfordernissen anzupassende
Bemessung der Schaltglieder kann man genau bestimmte elektrische Arbeitsleistungen
für den Ausbrennvorgang anwenden, die den Vorteil bieten, daß das Ausbrennen auf
die Fehlerstellen selbst beschränkt bleibt und daß in einem einzigen Vorgang mit
höchstem Wirkungsgrad und größter Sicherheit das gesamte Dielektrikum des Kondensators
gleichzeitig und gleichförmig fehlerfrei gemacht werden kann.
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In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wiedergegeben.
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Den Klemmen i i und 12, an denen die Gleichstrom-Prüfspannung liegt,
ist der einstellbare Speicherkondensator io in Reihe mit einem Hochohmwiderstand
13 parallel geschaltet. Ferner liegt parallel zum Kondensator io der Kathoden-Anodenkreis
einer gasgefüllten Entladungsröhre 14 in Reihe mit dem zwischen den Klemmen 15 und
16 geschalteten Prüfling. Die Heizkathode der Röhre 14 bekannter Bauart wird durch
den Heiztransformator 17 gespeist, während das Steuergitter der Kathode gegenüber
für gewöhnlich so weit negativ vorgespannt ist, daß die Röhre gerade gesperrt bleibt.
Dieser Normalvorspannurig wird nun eine Wechselspannung überlagert, welche das Gitterpotential
mit einer bestimmten Frequenz über den Sperrwert erhöht und dann wieder verringert.
Der Kondensator io kann im Bedarfsfall in eine Reihe parallel geschalteter Teilkondensatoren
unterteilt sein.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird die stetige Gittervorspannung
für die gasgefüllte Röhre 14 von einem Gleichrichter mittels eines Ausgangsspannungsteilers
abgeleitet, der aus zwei in Reihe geschalteten Widerständen 22 und 23 besteht. Im
übrigen enthält die Schaltungsanordnung die üblichen Elemente, nämlich einen Eingangstransformator
25, einen Vollwegglieichrichter 24 und einen Filterkreis 26 zum Glätten des pulsierenden
Gleichstroms, der dem Spannungsteiler 22, 23 zugeführt wird. Zur Erzeugung der negativen
Gittervorspannung ist der Widerstand 23 in der Nähe seiner Erdung angezapft, und
die angezapfte Stelle ist mit dem Gitter der Röhre 14 verbunden. Die Kathode der
Röhre 14 liegt an der Verbindungsstelle der Widerstände 22 und 23, also an einem
Punkt, der ein höheres Potential als das Gitter hat. Die Wechselspannung, welche
der gleichbleibenden Gittervorspannung überlagert wird, wird im vorliegenden Fall
durch einen Zerhacker erzeugt, der durch den Spannungsteiler 22, 23 gespeist wird
und aus einer Glimmröhre 2o besteht, die mit einem hochohmigen Widerstand 21 in
Reihe geschaltet ist und zu der ein Kondensator 18 parallel geschaltet ist. Hierbei
wird der Kondensator 18 über den Widerstand 21 allmählich aufgeladen, bis die Brennspannung
der Glimmröhre erraicht ist, worauf dann die Röhre leitend wird und die; Spannung
des Kondensators 18 zusammenbricht. Älsdann wird der Kondensator wiederum aufgeladen
usf. In dieser Weise entsteht ein Wechselstrom bestimmter Frequenz, welche von der
Kapazität des Kondensators 18 und der Größe des Widerstandes 21 abhängt. Mit Hilfe
des Transformators 27 erzeugt dieser Wechselstrom eine Wechselspannung, die der
Gittervorspannung überlagert und zu diesem Zweck zwischen Gitter und Kathode 14
angelegt wird.
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Der an die Klemmen 15 und 16 angeschlossene Prüfling wird in dieser
Schaltungsanordnung in der folgenden Weise behandelt: Ist der Kondensator io auf
die volle Prüfspannung der Klemmen i i und 12 aufgeladen und liegt am Gitter der
Röhre 14 die gleichbleibende, unter dem Sperrpotential liegende Gleichspannung,
so wird bei der positiven Halbwelle der vom Zerhacker 20, 21 gelieferten Steuerspannung
die Röhre 14 leitend, und es findet in ihr eine bei niedriger Spannung erfolgende
Lichtbogenentladung statt, wobei der Entladungsstrom durch den zwischen den Klemmen
15 und 16 eingeschalteten Prüfling verläuft, und zwar durch dessen Kurzschlußstellen.
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Der Kondensator io dient hierbei der zweifachen Aufgabe, nämlich i.
eine bestimmte Elektrizitätsmenge abzugeben, welche zum Ausbrennen der Kurzschlußstellen
des . Prüflings unter Vermeiden einer Verkohlung oder Zersetzung des Dielektrikums,
insbesondere Papiers, ausreicht, und 2. den die gasgefühlte Röhre 14 durchfließenden
Lichtbogenstrom zu unterbrechen, nachdem die Spannung des Kondensators weit genug
abgesunken ist.
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Der Widerstand 13 ist so bemessen, daß er zwar ein allmähliches Wiederaufladen
des Kondensators io bewirken kann, aber eine unmittelbare Entladung der an den Klemmen
i i, 12 liegenden Prüfspannung durch die Röhre 14 verhindert. Die elektrische Ladung
des Kondensators io, der unmittelbar an der Kathode und Anode der gasgefüllten Röhre
14 liegt, reicht also aus, um bei Überwindung des Sperrpotentials eine momentane
Entladung durch die Röhre hindurch einzuleiten, wobei der Entladungsstrom durch
den Prüfling fließt. Nach erfolgter Entladung des Kondensators io erlischt die Röhre
14, so daß der Strom durch den Prüfling unterbrochen wird. Wegen des Hochohmwiderstandes
13 kann die an den Klemmen 11, 12 liegende Hochspannung keine sofortige Entladung
wieder herbeiführen, sondern lediglich den Kondensator io über den Widerstand 13
aufladen.
Um die Ladung und Entladung des Kondensators io genau
zu bestimmen und sicherzustellen, daß dieser bei jedem Arbeitsspiel auf den vollen
Wert der Prüfspannung aufgeladen wird, wird die Röhre 14 vorübergehend gesperrt
und wieder freigegeben, und zwar durch die von dem Zerhacker gelieferte Hilfswechselspannung.
Aus diesem Grunde wird die Zeitkonstante des Widerstandes 13 und des Kondensators
io geringer bemessen als die Zeitkonstante des Widerstandes 21 und des Kondensators
18 des Zerhackers.
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Es geht also durch den Prüfling eine Reihe von Stromimpulsen bestimmter
Amplitude und Dauer hindurch, wobei diese Impulse durch das Aufleuchten der Röhre
14 angezeigt werden. Sobald alle Kurzschlußstellen des Kondensators in dieser Weise
beseitigt sind, unterbleibt das weitere Aufleuchten der Röhre 14, woran man erkennt,
daß der Kondensator von seinen Kurzschluß-- und Fehlerstellen völlig befreit ist.