DE973947C - Verfahren zur Herstellung elektrischer Wickelkondensatoren - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung elektrischer Wickelkondensatoren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung elektrischer Wickelkondensatoren mit einem mindestens teilweise aus Polyäthylen bestehenden Dielektrikum, insbesondere mit einem Dizlektrikum aus einer besonders präparierten Papierfolie.
• Bei den bisherigen Wickelkondensatoren dieser Art wird der Wickel getrocknet, mit einem Isoliermittel als Zusatzdielektriktun imprägniert und in ein Rohr aus Glas, Hartpapier oder einem anderen Kunststoff gesteckt, das stirnseitig mit einer Vergußmasse abgedichtet wird. Diese bekannten Kondensatoren sind jedoch durch einen schlechten Verlustfaktor, durch relativ geringe Isolationswiderstände und durch eine niedrige Spannungsfestigkeit gekennzeichnet. Ferner ist der stirnseitige Vergußabschluß oft schon nach wenigen Betriebsstunden undicht geworden, insbesondere bilden sich schädliche Luftkänäle längs der Anschlußdrähte aus.
• Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Wickelkondensator vermeidet diese Nachteile dadurch, daß als Dielektrikum dienende Isolierbänder, beispielsweise aus Papier, unmittelbar vor der Weiterverarbeitung zum Kondensatorwickel durch eine Polyäthylenlösung geführt und mit einer unmittelbar nach Verlassen der Lösung in kristalliner Phase erstarrenden Polyäthylenschicht überzogen werden und daß der unter Ver- Wendung dieser Bänder gegebenenfalls mit einer abstandhaltenden zusätzlichen Isolierfolie hergestellte Wickel anschließend einer Wärmebehandlung mit oder ohne Vakuumeinwirkung unterworfen wird.
• Des weiteren werden erfindungsgemäß zur Herstellung des Tränkungsbades mindestens zwei Komponenten des Polyäthylens mit verschiedenem Molekulargewicht in einem Gemisch flüssiger Kohlenwasserstoffe gelöst. Als Lösungsmittel eignen sich besonders gut Gemische aus Toluol, Kylol, Dekalin, Tetralin, Octan, Nonan und Dekan. Die Papierfolie, die vor der Polyäthylenbehandlung noch nach bekannten Verfahren zwecks weiterer Verbesserung des Verlustfaktors getrocknet werden kann, wird dann in das auf etwa i oo° C erhitzte Polyäthylenbad geführt. Unmittelbar nach Verlassen der Lösung verflüchtigt sich das Lösungsmittel, während das Polyäthylen zu einem dichten, auf dem Papierband äußerst festhaftenden Überzug feiner, untereinander zusammenhängender teilkristalliner Partikel bei einer bestimmten Temperatur erstarrt. Die Viskosität der Lösung und damit die Schichtstärke läßt sich durch Änderung des Mischungsäerhältnisses beider Polyäthylen-Komponenten und der Lösungsmittel regeln. Überschüssiges Material kann vom Papierband unmittelbar nach Verlassen der Lösung mittels einer einfachen Abstreifvorrichtung entfernt werden. Nach Fertigstellung des Wickels wird dieser einer Wärmebehandlung, erforderlichenfalls unter gleichzeitiger Vakuumeinwirkung, unterworfen. Hierbei geht das niedermolekulare Polyäthylen in eine dünnflüssige Phase über, dringt in die Poren des Papierbandes ein, durchtränkt das Papier vollkommen und füllt praktisch sämtliche noch etwa verbliebenen Luftstellen im Wickel aus, so daß nach der Wärmebehandlung von einem fast homogenen Dielektrikum zwischen den Kondensatorbelegungen gesprochen werden kann.
• Zur Vermeidung etwaiger Fehlstellen im Polyäthylenüberzug hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Tränkungsprozeß vor der Weiterverarbeitung zum Wickel zu wiederholen. Die spezifische Kapazität läßt sich bei dem nach .dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kondensator, ohne den Verlustfaktor zu verschlechtern, noch dadurch erhöhen, daß der soeben beschriebenen Lösung weitere anorganische Füllstoffe hoher Dielektrizitätskonstante in feinverteilter Form zugesetzt werden. Als solche Füllstoffe kommen in erster Linie die Titanverbindungen der Erdalkalimetalle in Betracht.
• In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens können in an sich bekannter Weise auch die Kondensatorbelegungen, beispielsweise Aluminiumfolien, vor ihrer Verarbeitung mit einer hinreichend dünnen, jedoch noch genügend dicken Schicht untereinander zusammenhängender Polyäthylenkristalle überzogen und, wie oben beschrieben, zu einem Wickel aufgerollt und dieser der anschließenden Wärmebehandlung mit oder ohne gleichzeitiger Vakuumeinwirkung unterworfen Werden. Dieses Verfahren ist besonders für die Herstellung von Wickelkondensatoren mit äußerst kleinem Verlustfaktor, etwa als Ersatz für Gliminerkondensatoren, geeignet, da der Wickel nach der Wärmebehandlung durch ein absolut homogenes Dielektrikum aus Polyäthylen zwischen den Belegungen gekennzeichnet ist. Natürlich läßt sich auch bei diesem Kondensator die spezifische Kapazität durch Beimischung von anorganischen Füllstoffen hoher Dielektrizitätskonstante, die gleichzeitig eine abstandhaltende Funktion ausüben, erhöhen. Bei Kondensatoren geringer Spannungsfestigkeit kann gegebenenfalls die zusätzliche Isolierfolie gänzlich in Fortfall kommen. Es genügt dann, wenigstens eine der Kondensatorbelegungen mit der Polyäthylenlösung zu behandeln und den Wickel der erfindungsgemäßen Wärmebehandlung zu unterziehen.
• Es sei erwähnt, daß Wickelkondensatoren mit einem Dielektrikum aus Polyäthylen bereits bekanntgeworden. sind. Diese Kondensatoren werden jedoch, wie die anderen bekannten Kunstfolienkondensatoren, unter Verwendung fertiger Isolierstoffbänder hergestellt. Das Dielektrikum eines solchen Kondensators ist jedoch auch im späteren Betrieb, insbesondere bei etwas erhöhten Temperaturen, einem ständigen »Fließen« unterworfen, was zu unzulässig großen Temperaturabhängigkeiten und unerwünschten Änderungen der Betriebskenngrößen führt. Vor allen Dingen versuchen sich die bei der Herstellung der Folien und beim Wickelprozeß entstehenden Spannungen bei leicht erhöhten Temperaturen auszugleichen. Abgesehen von der verschiedenen Verfahrenstechnik ist der erfindungsgemäße Kondensator infolge seiner kristallinen Struktur des Dielektrikums und seiner spannungsfreien Herstellung durch große Konstanz seiner Betriebsdaten gekennzeichnet. Das Überziehen von metallischen Bändern mit einem Polyäthylenfilm ist, wie bereits oben erwähnt, bekannt. Es ist auch schon bemerkt worden, daß derartig präparierte Metallfolien für die Herstellung von Wickelkondensatoren geeignet sind. Wickelt man nun beispielsweise zwei mit Polyäthylen überzogene Metallbänder zu einem Kondensatorwickel auf, so wird man feststellen müssen, daß Sich innerhalb des Wickels noch erhebliche Lufteinschlüsse befinden. Es wird also, insbesondere für hochwertige Kondensatoren, die Imprägnierung des Wickels mit einem zusätzlichen Dielektrikum notwendig sein. Außerdem sind Kondensatoren dieser Art nur durch eine geringe Spannungsfestigkeit gekennzeichnet. Wie bereits aus obigen Darstellungen ersichtlich ist, geht die vorliegende Erfindung zunächst vom bekannten, mit einem flüssigen Zusatzdielektrikum imprägnierten Wickelkondensator aus, der sich im praktischen Betrieb seit langer Zeit bewährt hat. Bei dem nach der Erfindung gefertigten Kondensator dagegen kommt die zixsätzliche Imprägnierung nunmehr in Fortfall; dabei ist der Wickel trotzdem frei von Fremd- und insbesondere Lufteinschlüssen. Da der neue Kondensator mit einem bei normalen Betriebstemperaturen festen Dielektrikuin durchsetzt ist, ist er in, mechanischer und elektrischer Hinsicht sehr stabil. Ein sehr wesentlicher Vorzug liegt schließlich in der Verträglichkeit des aktiven, nach der Wärmebehandlung einen testen Block darstellenden Wickelkörpers mit den neuzeitlichen Umhüllungen auf Kunststoffbasis. Die bisherigen Zusatzdielektrika zeigten nämlich keinerlei Affinität zu diesen Umhüllungen, so daß also besondere Vorkehrungen erforderlich waren, um den Kondensator wirklich dicht verschließen zu können. Es ist bekannt, daß die Art der Umhüllung auf die Kenngrößen des Kondensators, insbesondere auf den Verlustfaktor, einen oft unerwünschten Einfluß ausübt. Bei hochwertigen Kondensatoren wird die Umhüllung aus dem gleichen verlustarmen Material wie zwischen den Kondensatorbelegungen hergestellt. Der erfindungsgemäße Kondensator wird daher nach der Wärmebehandlung noch ein oder mehrere Male in eine Polyäthylenlösung getaucht oder mit einer solchen oder mit Polyäthylen umspritzt.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung elektrischer Wickelkondensatoren mit einem mindestens teilweise aus Polyäthylen bestehenden Dielektrilcuin, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des Dielektrikums Isolierbänder, beispielsweise aus Papier, vor der Weiterverarbeitung zum Kondensatorwickel durch eine Polyäthylenlösung geführt und mit einer einseitigen oder auch beidseitigen, unmittelbar nach Verlassen der Lösung in kristalliner Phase erstarrenden Polyäthylenschicht überzogen und gegebenenfalls unter Verwendung einer abstandhaltenden zusätzlichen Isolierfolie zum Wickel aufgerollt werden, und daß dieser Wickel einer anschließenden Wärmebehandlung mit oder ohne Vakuumeinwirkung unterworfen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Kondensatorbelegungen in an sich bekannter Weise vor der Weiterverarbeitung zum Kondensatorwickel durch eine Polyäthylenlösung geführt und mit einer einseitigen oder auch beidseitigen, unmittelbar nach Verlassen der Lösung in kristalliner Phase erstarrenden Polyäthylenschicht überzogen werden.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliche abstandhaltende Isolierstoffolie ein mit Polyäthylenlösung behandeltes Papierband vorgesehen wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch i oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das TränkungsDad mindestens zwei Polyäthylenkomponenten verschiedenen Molekulargewichts, in einem Gemisch flüssiger Kohlenwasserstoffe gelöst, enthält.
5. 5. Verfahren nach Anspruch i oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyäthylenbehandlung bei etwa 1o5° C vorgenommen wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch i oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyäthylenlösung anorganische Stoffe hoher Dielektrizitätskonstante, beispielsweise Titanverbindungen der Erdalkalimetalle, in feinverteilter Form zugesetzt werden.
7. 7. Verfahren zur Umhüllung elektrischer Kondensatoren, hergestellt nach Anspruch i oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein oder mehrere Male in eine Polyäthylenlösung getaucht oder mit einer solchen oder mit Polyäthylen umspritzt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 942 430; britische Patentschriften Nr. 508057, 584672 deutsche Patentschrift Nr. 733 6o9.