DE960914C - Elektrischer Kondensator mit Luftdielektrikum und veraenderbarem Temperaturkoeffizienten der Kapazitaet - Google Patents

Elektrischer Kondensator mit Luftdielektrikum und veraenderbarem Temperaturkoeffizienten der Kapazitaet

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DE960914C
DE960914C DEO3341A DEO0003341A DE960914C DE 960914 C DE960914 C DE 960914C DE O3341 A DEO3341 A DE O3341A DE O0003341 A DEO0003341 A DE O0003341A DE 960914 C DE960914 C DE 960914C
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DE
Germany
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electrode
temperature
capacitance
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sensitive element
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DEO3341A
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Inventor
Robert Frederick Oxley
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/255Means for correcting the capacitance value

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Description

  • Elektrischer Kondensator mit Luftdielektrikum und veränderbarem Temperaturkoeffizienten der Kapazität Die Erfindung betrifft elektrische Kondensatoren mit Luftdielektrikum. Bei derartigen Kondensatoren besteht eine Elektrode aus einer leitenden Platte, die von einer zweiten, die andere Elektrode bildenden leitenden Platte isoliert und von ihr durch einen das Dielektrikum bildenden Luftspalt getrennt ist. Die Platten können von beliebiger geeigneter Form sein,; es können beispielsweise parallele ebene Platten oder solche von annähernd konzentrischer zylindrischer oder teilweise zylindrischer Gestalt verwendet werden. Im Falle der parallelen ebenen Platten besteht eine Elektrode häufig aus einem Satz von in gegenseitigen Abständen angeordneten, parallelen und miteinander verbundenen leitenden Platten, die einen zweiten Satz von in gegenseitigen Abständen angeordneten, parallelen und miteinander verbundenen leitenden Platten, die die zweite Elektrode bilden, überlappen und in die Zwischenräume der letzteren eingreifen. In der nachfolgenden Beschreibung bezeichnet der Begriff »Elektrode« der Einfachheit halber jede beliebige der obenerwähnten Plattenformen, soweit nicht aus dem Zusammenhang hervorgeht, däB eine bestimmte Plattenform gemeint ist.
  • Es ist möglich, einen Kondensator mit einem veränderbaren Temperaturkoeffizienten der Kapazität zu schaffen, d. h. einen Kondensator, bei dem die Beziehung zwischen der durch eine Temperaturänderung hervorgerufenen Kapazitätsänderung und einer gegebenen Temperaturänderung veränderbar ist. Ein solcher Kondensator umfaßt ein temperaturempfindliches Element, das bei Temperaturänderungen eine erste Elektrode gegenüber einer zweiten Elektrode bewegt, und eine Einstellvorrichtung, die es ermöglicht, die zweite Elektrode gegenüber der ersten Elektrode zwischen einer äußersten Steliung, bei der eine durch das temperaturempfindliche Element auf Grund einer Temperaturänderung herbeigeführte Bewegung der ersten Elektrode die Kapazität vergrößert, und einer anderen äußersten Stellung zu bewegen, bei der eine ähnliche durch das temperaturempfindliche Element hervorgerufene Bewegung der ersten Elektrode die Kapazität verringert.
  • Zwischen diesen äußersten Stellungen wird sich im allgemeinen eine neutrale Stellung befinden, bei der eine ähnliche, durch das temperaturempfindliche Element bewirkte Bewegung die Kapazität nicht wesentlich beeinflußt.
  • Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der einen Elektrode eine Drehbewegung und der anderen Elektrode eine lineare Bewegung erteilt wird, wobei beide Bewegungen dergestalt sind, daß sie zwischen den Elektroden einen konstanten Luftspalt aufrechterhalten. Auf diese Weise bleibt die Durchschlagspannung des Kondensators bei allen Einstellungen die gleiche, was bei Kondensatoren, deren Temperaturkoeffizient durch Ändern des Luftspaltes geändert wird, nicht der Fall ist.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung verändert die durch das temperaturempfindliche Element bewirkte Bewegung die wirksame Elektrodenfläche, es sei denn, man habe die Einstellvorrichtung in -die neutrale Stellung gebracht.
  • Das temperaturempfindliche Element wird zweckmäßig als Bimetallstreifen ausgeführt, der auch zugleich dazu dienen kann, die durch ihn auf Grund von Temperaturänderungen bewegte Elektrode zu unterstützen. Es liegt jedoch auf der Hand, daß man auch andere Arten von temperaturempfindlichen Elementen, z. B. einen dehnbaren Balg oder ein Federrohr betätigendes Thermometer, verwenden kann.
  • Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbei-spielen näher erläutert.
  • Fig. r zeigt im Grundriß einen gemäß der Erfindung ausgeführten Abgleichkondensator mit flachen Elektroden, bei dem die Kapazität durch Ändern der überlappungsflächen der Elektroden verändert wird; Fig.2 bis 4 zeigen schematisch die Elektroden des in Fig. r dargestellten Kondensators in verschiedenen Einstellungen; Fig.5 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung mit Elektroden, die Teilstücke von Zylindern darstellen., und Fig.6 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Elektroden Teilstücke von Zylindern darstellen.
  • Der in Fig. r gezeigte Kondensator umfaßt ein flaches Unterteil ro aus keramischem :Material mit einem leitenden Klotz r r an einem Ende, der mit einer Anschlußfahne r2 verbunden ist und als starre Unterstützung für einen Bimetallstreifen 13 dient, der das temperaturempfindliche Element bildet.
  • In der Nähe des anderen Endes des keramischen Unterteils befindet sich ein drehbarer Zapfen 14, dessen oberes Ende geschlitzt ist, um einen Schraubenzieher aufnehmen zu können, und dessen unteres Ende mit einer weiteren Anschlußfahne 15 elektrisch verbunden ist. Der Zapfen 14 trägt mehrere halbkreisförmige Platten 16, die eine Elektrode bilden.
  • Ein an dem freien Ende des Bimetallstreifens 13 angebrachtes Halteteil 17 trägt mehrere annähernd hufeisenförmige parallele Platten 18, die die andere Elektrode bilden.
  • Die Platten 16 sind mit der Fahne 15 verbunden, während die Platten 18 an. der Anschlußfahne 12 liegen. Zwischen den Platten 16 und 18 befinden sich jeweils Luftspalte konstanter Dicke.
  • Durch Drehen des Zapfens 14 lassen sich die Platten 16 gegenüber den Platten 18 verdrehen. Andererseits können sich die Platten 18 in Richtung des Pfeiles rg linear bewegen, wenn der Bimetallstreifen 13 Temperaturänderungen ausgesetzt wird.
  • Die Arbeitsweise des Kondensators wird nunmehr an Hand der Fig.2 bis 4 beschrieben. Bei jeder dieser Figuren wird angenommen, daß die Platten 18 infolge einer Temperaturänderung gegenüber der durch die strichpunktierte Linie angedeuteten neutralen Achse nach links verschoben worden sind.
  • Fig. 2 zeigt die neutrale Einstellung der Platten 16. Bei dieser Stellung der Platten 16 wird die in den Figuren durch Schattierung angedeutete Überlappungsfläche zwischen den Elektroden nicht wesentlich verändert, wenn die Platten 18 gegenüber der neutralen Stellung nach rechts oder links verschoben werden. Dreht man jedoch die Platten 16 in die eine äußerste Stellung (Fig. 3), führt eine Bewegung der Platten 18 aus der neutralen Stellung nach links zu einer erheblichen Verringerung der Überdeckungsfläche, während eine Bewegung der Platten 18 nach rechts die überdeckungsfläche entsprechend vergrößert. Wenn man dagegen die Platten 16 in die andere äußerste Stellung dreht (Fig. 4), ergibt sich bei einer Bewegung der Platten 18 nach links eine erhebliche Vergrößerung der Überdeckung und damit auch der Kondensatorkapazität, während eine Bewegung der Platten 18 nach rechts die überlappungsfläche verkleinert. Auf diese Weise läßt sich das Ausmaß und das Vorzeichen der Änderung der Kondensatorkapazität auf Grund einer gegebenen Temperaturänderung in der gewünschten Weise verändern, indem man die Platten 16 in eine geeignete Stellung zwischen den beiden in den Fig.3 und 4 wiedergegebenen äußersten Stellungen bringt.
  • Bei dem in Fig. 5 dargestellten Kondensator besitzen die Elektroden die Form von Teilstücken von Zylindern. Eine Elektrode wird durch eine gebogene Platte 2o an der Außenfläche eines auf einer Achse 21 befestigten drehbaren .segmentförmigen Klotzes gebildet, während die andere Elektrode in Form von zwei halbzylindrischen Schalen 22 und 23 auf bzw. in einem Hohlzylinder 24 angeordnet ist. Um die Darstellung deutlicher zu machen, ist die Elektrode 2o in F ig. 5 aus dem Zylinder herausgenommen; in der Praxis liegt sie jedoch innerhalb des Zylinders, und die Achse 2 1 liegt gleichachsig mit der Zylinderachse. Der Zylinder 24 kann durch ein temperaturempfindliches Element 26 in Richtung des Pfeiles 25 seitlich verschoben werden. Die Elektrode 2o läßt sich durch Drehen der Achse 21 in beliebiger geeigneter Weise verstellen. Nimmt man an, daß sich die Elektrode 2o innerhalb des Zylinders befindet, und zwar in der in Fig. 5 gezeigten Stellung, überdeckt diese Elektrode nur die Elektrode 22. Bei einer durch eine Temperatursteigerung hervorgerufenen Bewegung des Zylinders 24. nach rechts wird infolgedessen die überdeckungsfläche und damit auch die Kapazität verkleinert. Nimmt man nunmehr an, daß die Elektrode 2o die in Fig. 5 durch gestrichelte Linien angedeutete umgekehrte Lage einnimmt. überdeckt sie die Elektrode 23. Bei dieser Stellung bewirkt die gleiche Bewegung des Zylinders 24 nach rechts, daß sich die überdeckungsfläche und damit auch die Kapazität vergrößert. Bei allen Stellungen zwischen den in Fig.5 dargestellten überdeckt die Elektrode 2o einen Teil der Elektrode 22 und einen Teil der Elektrode 23, so daß die Winkelstellung der Achse 21 bestimmt, ob sich die Kapazität des Kondensators bei einer gegebenen linearen Bewegung des Zylinders 2.4 vergrößert oder verkleinert. Außerdem bestimmt die Winkelstellung der Achse 2i die Größe dieser Kapazitätsänderung.
  • Statt die Anordnung so zu treffen, daß Temperaturänderungen eine lineare Bewegung des Zylinders 24. bewirken und daß die Elektrode 2o durch die Einstellvorrichtung verdreht wird, wäre es auch möglich, diese Vorgänge umzukehren, d. h. dafür zu sorgen, daß Temperaturänderungen eine lineare Bewegung der Elektrode 2o herbeiführen und daß der Zylinder 2.4 verdreht wird, um die Einstellung zu bewirken.
  • Eine weitere Möglichkeit ist in F ig. 6 dargestellt, wonach eine durch eine Achse 28 unterstützte Elektrode 27 bei Temperaturänderungen beispielsweise durch eine Bimetallspirale 29 gedreht wird. Die andere Elektrode ist in Form von zwei halbzylindrischen Flächen 30 und 31 in bzw. auf einem Zylinder 32 ausgebildet, wobei der Zylinder 32 in axialer Richtung durch eine Einstellv orrichtung 33 bewegt werden kann. Auch in diesem Fall wurde die Elektrode 27 außerhalb des Zylinders gezeichnet, um die Darstellung deutlicher zu machen. Nimmt man an, daß die Elektrode 27 in der in Fig. 6 gezeigten Stellung in den Zylinder eingesetzt ist, vergrößert eine teilweise Drehung der Elektrode gegenüber dem Zylinder ihre Deckungsfläche mit einer der Elektroden 30 und 31 und verkleinert ihre Deckungsfläche mit der anderen der beiden Elektroden um den gleichen Betrag, so daß sich die Gesamtdeckungsfläche nicht verändert und die Kapazität konstant bleibt. Be-Nvegt man dagegen den Zylinder 32 nach links, wird die Änderung der Deckungsfläche mit der Elektrode 31 größer als die Änderung der Deckungsfläche mit der Elektrode 30; hierdurch ergibt sich eine Änderung der Kapazität, und Vorzeichen und Größe dieser Änderung sind bestimmt durch Verstellrichtung und Verstellwinkel der Elektrode 27.
  • Für gemäß der Erfindung ausgeführte Kondensatoren gibt es zahlreiche Verwendungsmöglichkeiten bei elektrischen Einrichtungen, bei denen technisch bedeutsame Temperaturänderungen auftreten können, beispielsweise bei elektrischen Einrichtungen für Flugzeuge. Sie lassen sich ferner bei elektrischen Anzeige- oder Regelgeräten verwenden, um Temperaturänderungen, anzuzeigen oder um technische Prozesse in Abhängigkeit von der Temperatur zu steuern bzw. zu regeln.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrischer Kondensator mit Luftdielektr ikum und veränderbarem -Temperaturkoeffizienten der Kapazität, welcher ein temperaturempfindliches Element, das eine erste Elektrode in Abhängigkeit von Temperaturänderungen gegenüber einer zweiten Elektrode bewegt, und eine Einstellvorrichtung aufweist, mit der die zweite Elektrode gegenüber der ersten Elektrode zwischen einer äußersten Stellung, bei der eine durch das temperaturempfindliche Element auf Grund einer Temperaturänderung herbeigeführte Bewegung der ersten Elektrode die Kapazität vergrößert, und einer anderen äußersten Stellung bewegt werden kann. bei der eine ähnliche durch das temperaturempfindliche Element hervorgerufene Bewegung der ersten Elektrode die Kapazität verringert, dadurch gekennzeichnet, daß die der einen Elektrode erteilte Bewegung eine Drehbewegung und die der anderen Elektrode erteilte Bewegung eine lineare Bewegung ist, wobei diese Bewegungen so beschaffen sind, daß ein konstanter Luftspalt zwischen den Elektroden aufrechterhalten wird.
  2. 2. Elektrischer Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet. daß das temperaturempfindliche Element einen Bimetallstreifen umfaßt, der zugleich als Unterstützung für die durch ihn auf Grund von Temperaturänderungen bewegte Elektrode dient. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschriften Nr. 208 842, 236 86:2; deutsche Patentschrift Nr. 628,1g9.
DEO3341A 1952-12-24 1953-12-24 Elektrischer Kondensator mit Luftdielektrikum und veraenderbarem Temperaturkoeffizienten der Kapazitaet Expired DE960914C (de)

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DEO3341A Expired DE960914C (de) 1952-12-24 1953-12-24 Elektrischer Kondensator mit Luftdielektrikum und veraenderbarem Temperaturkoeffizienten der Kapazitaet

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE628499C (de) * 1934-06-01 1936-04-06 Porzellanfabvrik Kahla Kondensator unveraenderlicher Kapazitaet willkuerlich regelbaren dielektrischen Temperaturkoeffizientens
CH208842A (de) * 1938-04-16 1940-02-29 Lorenz C Ag Kondensator mit einstellbarer Temperaturabhängigkeit.
CH236862A (de) * 1941-10-10 1945-03-15 Mullard Radio Valve Company Li Elektrischer Kondensator.

Patent Citations (3)

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DE628499C (de) * 1934-06-01 1936-04-06 Porzellanfabvrik Kahla Kondensator unveraenderlicher Kapazitaet willkuerlich regelbaren dielektrischen Temperaturkoeffizientens
CH208842A (de) * 1938-04-16 1940-02-29 Lorenz C Ag Kondensator mit einstellbarer Temperaturabhängigkeit.
CH236862A (de) * 1941-10-10 1945-03-15 Mullard Radio Valve Company Li Elektrischer Kondensator.

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