DE961640C - Konstruktiver Aufbau von Kondensatorbatterien - Google Patents
Konstruktiver Aufbau von KondensatorbatterienInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine konstruktive Lösung des Zusammenbaues von Kondensatorwickeln, insbesondere
von Wickeln aus gerecktem Polystyrol, deren Leitungsbeläge aus Aluminiumfolien bestehen,
zu Kondensatoreinheiten und -batterien.
Ein bekannter Aufbau von Kondensatoreinheiten ist in Bild ι dargestellt. Zwischen den isolierenden
Teilen ι eines in sich steifen Rahmens sind die Kondensatoreinheiten
mit z. B. je vier Wickeln 2 eingebaut, die mittels einer Gewindestange 3 und der
Muttern 4 zusammengeschraubt sind. Die Gewindestange steckt in einer im Bilde nicht sichtbaren
Isolationshülse, über die die Wickel mit ihrem zentrischen Loch übergeschoben sind. An den Stirnseiten
sind die Wickel gegen Kupferblättchen 5 gedrückt, die Lötösen 6 für die Verschaltung mittels
Drähten aufweisen. Zur gegenseitigen Isolation der Kupferblättchen sind Zwischenstücke 8 und Endstücke
9 aus Isolationsmaterial vorgesehen. Sollen die vier Wickel wie nach Bild 1 parallel geschaltet
sein, so werden die einen Pole der Wickel mittels der angelöteten Drähte 7 direkt zusammengeschlossen,
indes die Drähte der anderen Pole vorzugsweise über Sicherungen geschaltet sind.
Die Nachteile der beschriebenen Konstruktion sind die folgenden:
1. Die Lötarbeiten, die zum Anschluß der Drähte 7 an die Lötösen. 6 notwendig sind, gef ährden
die Wickel; denn durch Unachtsamkeit kann der Lötkolben dem wärmeempfindlichen Wickel zu
nahe kommen und diesen verletzen.
2. Wegen der erforderlichen Lötfähigkeit müssen die Kontaktblättchen S aus Kupfer gefertigt sein,
das aber mit dem Aluminium der Wickelfolien zur Korrosion führt.
3. Die Leitung eines höherfrequenten Stromes in Drähten bedingt unerwünschte Induktivitäten.
4. Die isolierenden Zwischenstücke 8 und die Endstücke 9 verteuern die Kondensatorenbatterie
und vermehren den Platzbedarf.
5. Die Kupferblättchen sind zu klein, um eine wirksame Wärmeabfuhr über die Stirnseiten der
Wickel zu gewährleisten. Diese ist aber sehr wichtig, da der Wickel in radialer Richtung nur eine
schlechte Wärmeleitfähigkeit besitzt.
6. Die Kondensatorenbatterie erfordert ein besonderes Gestell, in das die Einheiten gemäß Bild 1
einzubauen sind.
Erfindungsgemäß ist die Kondensatorbatterie gemäß den im Patentanspruch 1 gekennzeichneten
Vorschriften aufgebaut. Danach sind (s. Bild 2) die Kondensatorwickel 2 zwischen Blechstreifen 11
mittels der Gewindestangen 3, die gegen die Wickel mit einer Hülle (25 in Bild 6) isoliert sind, und
Muttern 4 zusammengeschraubt, so daß die Aluminiumfolien an den Stirnseiten der Wickel mit
den vorzugsweise aus Aluminium bestehenden Blechstreifen elektrischen Kontakt haben. Mehrere
Wickelreihen 12 parallel geschaltet ergeben das in seiner Gesamtheit in Bild 2 dargestellte Teilfeld 13
einer Kondensatorenbatterie, das ein in sich steifes Konstruktionselement ist, weil die Stärke der
Bleche 11 entsprechend der verlangten Steifigkeit
des Aufbaues ausgelegt ist.
Erhalten die äußeren, an den Muttern 4 liegenden Blechstreifen auf Grund der Verschaltung der
Felder 13 dasselbe Potential, dann liegen die Muttern 4 ohne eine Isolationszwischenlage an den
äußeren Blechstreifen 11 auf und verbinden diese untereinander elektrisch. Die Vorstöße 14 mit den
Löchern 15 der Blechstreifen 11 ragen über den von
Wickeln besetzten Teil des Feldes 13 hinaus und dienen zum Verschalten mehrerer Felder untereinander.
In dem Ausführungsbeispiel einer Kondensatorenbatterie nach Bild 3 ist der Zusammenbau von
vier Feldern 13 mit je 4 . 4 = 16 Wickeln gezeigt, wobei alle 64 Wickel parallel geschaltet sind. Hierbei
sind die einzelnen Felder 13 am unteren Ende durch Isolierleisten 16 mit Hilfe der Gewindestangen
der untersten Wickel mechanisch verbunden. Diese Leisten dienen als Füße der Kondensatorenbatterie
und bezwecken die Isolation gegen Erde.
Am oberen Ende sind die Aluminiumblechstreifen 11 durch Sammelschienenbleche 17, die ebenfalls
aus Aluminium bestehen, elektrisch und mechanisch verbunden. Dadurch ist die ganze, in Bild 3 gezeichnete
Kondensatorenbatterie ohne ein besonderes Gehäuse eine in sich steife konstruktive Einheit.
An den elektrischen Querverbindungen 18 und
19 liegt die Speisespannung, die gleich oder kleiner
sein kann als die Nennspannung der Wickel.
Derselbe mechanische Aufbau, jedoch mit der Querverbindung 20 in Bild 4 ist für eine Speisespannung
verwendbar, die gleich oder kleiner ist als die doppelte Nennspannung der Wickel. Der
elektrische Anschluß der Kondensatorenbatterie erfolgt dann an der Querverbindung 20 und an der
mittleren Sammelschiene 17. Die Querverbindung
20 könnte theoretisch weggelassen werden, da die Gewindestangen 3 diese Verbindung über die Muttern
4 bereits besorgen. Jedoch ist der Kontaktdruck der Muttern 4 mit Rücksicht auf die sehr
beschränkte mechanische Festigkeit der Wickel für einen größeren Strom als gerade einen Wickelstrom
zu unsicher.
Zuweilen sind, z. B. zur stufenweisen Schaltung, kleinere Kapazitäten erforderlich, als eine Batterie
nach Bild 3 bzw. 4 besitzt. Dann gehen die Sammelschienenbleche 17 nicht durch alle Felder 13 der
Batterie hindurch; sie fallen sogar ganz weg, wenn durchweg Kapazitätsbeträge gefordert werden, die
gerade denen der Felder 13 entsprechen. In diesen Fällen sind ebenso wie am unteren Ende der außen
liegenden Blechstreifen 11 die Isolierleisten 16 in
der Höhe der obersten Wickel mit deren Gewindestangen 3 zwei Isolierleisten 21 mitgeschraubt, die
an Stelle der Sammelschienenbleche 17 die Steifigkeit der Kondensatorenbatterie gewährleisten
(Bild 5). Nunmehr können wahlweise die einzelnen Felder 13 oder aber beliebige parallel geschaltete
Gruppen derselben über Schalter oder Schütze wirksam gemacht werden.
Manchmal haben die äußeren, an den Muttern 4 in Bild 2 liegenden Aluminiumblechstreifen 11 nicht
das gleiche Potential, beispielsweise, wenn alle vier auf einer Gewindestange 3 aufgefädelten Wickel in
Serie geschaltet sein sollen. Dann ist eine der beiden Muttern 4 von dem Aluminiumblechstreifen
isoliert, wie dies z. B. in Bild 6 gezeigt ist. Zwischen der Mutter 4 und dem äußeren Blechstreifen
11 ist eine der elektrischen Spannung entsprechend dicke Isolierscheibe 22 angeordnet, in die die Isolationshülse
25 fast bis zur Beilagscheibe 23 vorstößt. Auch hierbei ist der erfindungsgemäße, unmittelbare
elektrische und thermische Kontakt der Stirnseite des Wickels 2 mit dem Aluminiumblechstreifen
11 gegeben, während sowohl die Mutter 4 nebst Beilagscheibe 23 als auch die Gewindestange
3 von diesem gut elektrisch isoliert ist.
Die eingangs erwähnten Nachteile der bekannten, beschriebenen Ausführung der Kondensatorenbatterie
sind durch den erfindungsgemäßen Aufbau alle behoben: iao
1. Die langwierige Lötarbeit fällt fort.
2. Von der Aluminiumfolie des Wickels an bis zur Speisestelle der gesamten zu erstellenden Kondensatorenbatterie
sind alle Kontaktflächen aus Aluminium. Erst die Übergänge zu kupfernen Teilen
des restlichen Stromkreises werden mit Zwi-
schenlagen von korrosionssicherem Blech, ζ. Β. Aluminium auf Kupfer plattiert, ausgeführt. Auf diese
Weise wird nur eine sehr geringe Menge von dem teuren plattierten Blech verbraucht. Zum Schütze
gegen die Bildung von isolierendem Aluminiumoxyd werden die Kontaktflächen mit Vaseline bestrichen
und dann geschmirgelt. Der nach dem Abwischen des Schmirgels von den Kontaktflächen
verbleibende Fettfilm schützt vor Oxydation.
ίο 3. Die erfindungsgemäßen Aluminiumblechstreifen
11 haben infolge ihrer Breite, die etwas größer ist als der Wickeldurchmesser, gegenüber Drähten
nur eine verschwindend kleine Induktivität. Daher sind die erfindungsgemäßen Kondensatorenbatterien
praktisch induktionsfrei.
4. Da mit Ausnahme der Isolierscheiben 22 in Bild 6, die nur für Sonderfälle in Frage kommen,
keine Isolierteile zwischen den auf einer Gewindestange 3 aufgefädelten Wickel vorhanden sind, ist
die erfindungsgemäße Kondensatorenbatterie von kleinster herstellbarer Baugröße. Die ausschließliche
Verwendung von Aluminium für alle metallischen Teile, die Blechstreifen 11, die Gewindestangen
3, die Muttern 4 und Beilagscheiben 23, sowie für die Sammelschienenbleche 17 und die Brücken
18 und 19 bzw. 20 erbringt ein sehr geringes Gewicht
und einen niedrigen Herstellungspreis der Kondensatorenbatterien.
5. Die erfindungsgemäßen Aluminiumblechstreifen 11 wirken als kräftige Kühlrippen, die den
Wickeln die Verlustwärme in axialer Richtung entzieht. Nachdem die Folien aus gerecktem Polystyrol
um eine Größenordnung schlechter die Wärme leiten als die Aluminiumfolien, hat die Wärmeabgabe
in radialer Richtung eine nur untergeordnete Bedeutung; denn sie ist mit höheren Übertemperaturen
im Wickelinneren verbunden. Dagegen bewirken die Blechstreifen 11 bei gutem Wärmekontakt
mit den Stirnseiten der Wickel eine vom Radius unabhängige, gleichmäßige Kühlung.
6. Die erfindungsgemäße Konstruktion der Kondensatorenbatterie benötigt kein besonderes Gestell
zum Einbau der Elemente nach Bild 1. Durch das Zusammenschrauben der Bleche 11 mit den Wikkein
2, das günstigerweise mit einem Kraftschlüssel erfolgt, ferner durch die Sammelschienenbleche 17
und die isolierenden Fußleisten 16 ergibt sich bereits ein genügend fester und steifer Aufbau der
Kondensatorenbatterie, die somit keiner zusätzliehen Konstruktionsteile bedarf.
Im Falle des elektrischen Durchschlages eines Wickels ist die Möglichkeit eines Wickelbrandes
gegeben, der weitere gesunde Wickel gefährdet. Um diese Gefahr zu beseitigen, sind über die einzelnen
Wickel dünne Isolierhülsen 24 nach Bild 6 übergeschoben, die etwas kürzer sind als der Abstand
zweier Bleche 11 voneinander. Die Hülsen 24 ersticken einerseits einen Brand und schützen
andererseits vor Feuerschaden sowohl als auch vor zufälligen mechanischen Beschädigungen der
Wickel.
Der einzige Vorteil, den die gegenseitige Isolierung der Wickel 2 durch die Zwischen- und Endstücke
8 und 9 gemäß Bild 1 hat, ist die Möglichkeit, jeden einzelnen Wickel über eine Sicherung 10
zu schalten. Erfindungsgemäß werden aber die Kondensatorenbatterien mit Hilfe eines Differentialschutzes
gesichert. Beispielsweise ist bei einer Kondensatorenbatterie nach Bild 3 der eine Stromanschluß
31 in der Mitte der Brücke 19, wie Bild 7 zeigt, und es sind links und rechts von dem Anschluß
zwei Stromwandler 26 mit der Brücke 19 verkettet. Die beiden Stromwandler speisen die
bifilare Wicklung eines Differentialrelais, so daß bei normalem Betrieb, wenn beide Stromwandler
den gleichen Stromdurchgang haben, sich die Amperewindungen am Differentialrelais gegenseitig
aufheben. Erst wenn ein Wickelschaden eintritt, fließt der gesamte Strom über nur einen Wandler
durch die Kondensatorenbatterie hindurch, wobei das Differentialrelais betätigt wird. Dieses führt
durch Magnetkraft unmittelbar eine Schaltbewegung aus oder aber, wie beispielsweise in Bild 7 gezeigt
ist, es bringt mittels einer Sekundärwicklung 28 einen Heizfaden 29 zum Durchschmelzen, so daß
die Schaltbewegung zur Öffnung eines Kontaktes 30 freigegeben wird. Durch Öffnung des Kontaktes
30 wird das Hauptstromschütz ausgelöst, über welches der Hauptstromkreis, in den die
Kondensatorenbatterie eingeschleift ist, gespeist wird.
Sind zwei Einheiten 32 von Kondensatorenbatterien in Serie geschaltet, so ergibt sich die in Bild 8
angegebene, einfache Möglichkeit des Differentialschutzes. Bei normalem Betrieb ist die Stromverteilung
symmetrisch, so daß der Stromwandler 26 nicht induziert wird. Dagegen ist bei einem Wickeldurchschlag
die Stromverteilung entsprechend den in Bild 8 eingezeichneten Pfeilen derart, daß der
Wandler mit dem halben Nennstrom einer Kondensatoreinheit induziert wird. Bei dieser Ausführung
des Differentialschutzes arbeitet der Wandler 26 nur auf eine einfache Relaisspule.
Mehrere Stromwandler nach der Anordnung gemäß Bild 7 und 8 können auf entsprechende
Wicklungszweige eines einzigen Relais arbeiten.
Claims (5)
- PATENTANSPRÜCHE:i. Konstruktiver Aufbau von Kondensatorbatterien mit Wickel aus Aluminiumfolien, insbesondere mit Zwischenlagen aus gerecktem Polystyrol, vorzugsweise für höhere Frequenzen als Netzfrequenz, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Wickel mit ihren Stirnseiten mittels einer Gewindestange (3), die durch die zentrischen Löcher der Wickel hindurchgeht, jeweils gegen Blechstreifen (11) aus gut leitendem Werkstoff, vorzugsweise aus Aluminium, gepreßt und zu einer Gruppe (12) hintereinandergeschalteter Kondensatoren zusammengefaßt sind, und daß die Blechstreifen sowohl als Sammelleitungen wie auch als tragende Konstruktionsteile für mehrere solche Kondensator-gruppen (12) dienen und zusammen mit den Gewindestangen ein mechanisch festes Bauelement (13) bilden.
- 2. Konstruktiver Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Bauelemente durch isolierende Fußleisten (16) am einen Ende der Blechstreifen (11) und durch Sammelschienenbleche (17, Bild 3) und/oder aber isolierende Querleisten (21, Bild 5) zu einer in sich steifen konstruktiven Einheit zusammengefaßt sind.
- 3. Konstruktiver Aufbau nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindestangen (3) an einer ihrer beiden Verschraubungen vorzugsweise durch eine isolierende Unterlagscheibe von dem äußeren Blechstreifen (11) isoliert sind.
- 4. Konstruktiver Aufbau nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoreinheiten durch einen Differentialschutz gesichert sind, der aus einem Relais und Stromwandlern besteht, die im Falle eines Wicklungsdurchschlages durch die Verlagerung der Stromverteilung in den Blechstreifen (11) das Relais mit wirksamen Amperewindungen versorgen und zum Ansprechen bringen.
- 5. Konstruktiver Aufbau nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Wickel mit Schutzhüllen (24) aus einem elektrisch isolierenden Material umgeben sind.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen© 609854 4.57
Priority Applications (1)
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DESCH5495A DE961640C (de) | 1950-12-16 | 1950-12-16 | Konstruktiver Aufbau von Kondensatorbatterien |
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DESCH5495A DE961640C (de) | 1950-12-16 | 1950-12-16 | Konstruktiver Aufbau von Kondensatorbatterien |
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DE961640C true DE961640C (de) | 1957-04-11 |
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DE (1) | DE961640C (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1120598B (de) * | 1958-10-10 | 1961-12-28 | Ero Starkstrom Kondensatoren | Vielfachkondensator fuer Blindleistung und Betrieb bei Frequenzen vorzugsweise ueber1 kHz |
-
1950
- 1950-12-16 DE DESCH5495A patent/DE961640C/de not_active Expired
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