DE974844C - Elektrischer Kondensator - Google Patents
Elektrischer KondensatorInfo
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Description
(WiGBl. S. 175)
AUSGEGEBEN AM 10. MAI 1961
B i2ggo VIIIcJ2ig
Elektrischer Kondensator
Es sind elektrische Kondensatoren bekannt, bei denen unmittelbar auf das Dielektrikum eine Metallschicht
aufgebracht ist, bei der die Bildung einer nichtleitenden Oxydschicht an ihrer freien Oberfläche
nicht zu verhindern ist. Diese Kondensatoren haben den Nachteil, daß die Oxydation des Belagmetalls
allmählich das gesamte Metall ergreift und so der Kondensator unbrauchbar wird. Verwendet man als
Belagmetall ein solches, das keine nichtleitende Oxydschicht bildet, so treten bei diesem die nachstehend
dargelegten Nachteile auf, die durch die Erfindung vermieden werden sollen.
Die Erfindung hat einen mit einem Imprägniermittel getränkten elektrischen Wechselspannungskondensator
zum Gegenstand mit mindestens einer keine nichtleitende Oxydschicht bildenden metallischen
Belegung, welche auf ein dielektrisches Band aufgebracht und so dünn ist, daß das Belagmetall bei
einem Durchschlag um die Durchschlagstelle herum wegbrennt.
Bei Verwendung von Papier als Dielektrikum für derartige Kondensatoren hat sich die Unebenheit
dieses Stoffes als äußerst nachteilig erwiesen, weil das auf Papier beispielsweise mit einer Schichtdicke von
o,i μ aufgedampfte Belagmetall die Unebenheiten scharf abbildet und dadurch nach innen und außen
gerichtete Spitzen bildet. Durch die nach innen gerichteten Spitzen wird praktisch allein die Durchschlagsfestigkeit
der Kondensatoren herabgesetzt. Für Wechselspannungskondensatoren sind jedoch
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gerade die nach außen gerichteten Spitzen der Metallbeläge, welche von der Oberfläche des Trägerdielektrikums
in die vorzugsweise mit Öl ausgefüllten Zwischenräume zwischen den einzelnen Lagen oder
Windungen der Kondensatoren hineinragen, nachteilig, und zwar schon bei wesentlich niedrigeren
Spannungen als der Durchschlagsspannung. An diesen Spitzen tritt nämlich eine mit steigender Spannung
zunehmende Elektronenemission auf, welche zu zusätzlichen Verlustströmen in der Tränkmittelschicht
und dadurch zu einem starken Ansteigen des Verlustfaktors führt. Die Folge dieser Vorgänge ist eine
starke Erwärmung der Kondensatoren und eine erhebliche Verkürzung ihrer Lebensdauer.
Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß die Metallbeläge unmittelbar
auf das Dielektrikum aufgebracht und mit einem unmittelbar fest auf ihnen haftenden isolierenden
Überzug versehen sind.
Durch den isolierenden Überzug wird die die Ionisierung bewirkende Feldkonzentration an den vom
Trägerdielektrikum weggerichteten, in das Tränkmittel hineinragenden Spitzen der Metallbeläge unschädlich
gemacht, weil die Spitzen nun durch den Überzugsstoff abgedeckt sind und daher erst bei sehr
hohen, im normalen Betrieb nicht vorkommenden Spannungen Elektronen aus ihnen austreten können.
Durch Papierzwischenlagen in Verbindung mit Metallbelägen ohne isolierenden Überzug kann die
Ionisierung nicht unterdrückt werden, weil Papierzwischenlagen auf den Metallbelägen nicht unmittelbar
aufliegen, nicht fest auf ihnen haften und überhaupt erst deshalb zur Imprägnierung Anlaß geben. Sie
können also das Eindringen eines Tränkmittels zwischen die Metallbeläge und die Papierzwischenlagen
und die Elektronenemission aus in das Tränkmittel hineinragenden Spitzen der Metallbeläge nicht
verhindern. Dies gilt, wenn vielleicht auch in geringerem Maße, auch für Metallbeläge; welche auf
lackiertes Kondensatorpapier aufgedampft sind. Durch die Lackschichten werden zwar die Unebenheiten des
Papiers bis zu einem gewissen Grad ausgeglichen, eine Elektronenemission an den in das Tränkmittel hineinragenden,
trotz der Lackzwischenschicht noch vor-4-5 handenen Unebenheiten vermögen sie aber nicht ganz
zu verhindern.
Die isolierenden Überzüge der Metallbeläge können sehr dünn sein, wesentlich dünner als etwa die erwähnten
Lackzwischenschichten bei den bekannten Kondensatoren. Sie können ebenfalls aus Lack, aus Quarz
oder auch aus einem Oxyd eines Metalls bestehen. Alle diese Stoffe mit Ausnahme von Lack werden nach
der Aufdampfung des Metallbelages selbst, vorzugsweise im gleichen Vakuumgefäß und in demselben
Arbeitsgang, auf das Belagmetall aufgedampft. Dadurch wird die Herstellung derartiger Kondensatoren
in keiner Weise belastet.
In den Figuren ist der Erfindungsgegenstand dargestellt und seine Wirkung veranschaulicht, und zwar
zeigt
Fig. ι den Aufbau eines Kondensators mit einem Überzug auf den Belegungen in schematischer Darstellung
und
Fig. 2 zwei Kurven, welche die Wirkung der isolierenden Überzüge erkennen lassen.
Nach Fig. 1 ist ein Natronzellulosepapierband 10
der Satinage A mit einem silberglänzenden 5 · io~5mm
starken, z. B. durch Aufdampfen aufgebrachten Zinkbelag 11 mit guten Ausbrenneigenschaften versehen.
Auf dem Zinkbelag befindet sich ein als metallisches Magnesium aufgedampfter, 2 · 10 ~5 mm starker, fester
Überzug 12 aus Magnesiumoxyd, der den der Kontaktierung dienenden Rand des Belags 11 frei läßt.
Ein weiteres Papierband 20 mit einem Zinkbelag 21 und einem Magnesiumoxydüberzug 22 ist mit dem
Band 10 zu einem Wickelkondensator verarbeitet, dessen Dielektrikum also aus den Papierbändern 10
und 20 und dessen Metallbeläge aus den Zinkschichten 11 und 21 mit den Magnesiumoxydüberzügen 12 und 22
bestehen.
Die in Fig. 2 wiedergegebenen Kurven veranschaulichen die Abhängigkeit des Verlustfaktors (tg<5) in
°/00 von der Feldstärke (E) in kV/cm bei einem ölgetränkten
Kondensator nach Fig. 1 (Kurve 2) und bei einem ebenfalls ölgetränkten Kondensator, der sich
von demjenigen nach Fig. 1 nur dadurch unterscheidet, daß seine Metallbeläge nicht mit Magnesiumoxyd
überzogen sind (Kurve 1).
Wie aus den beiden Kurven hervorgeht, ist bei einer Feldstärke von beispielsweise 240 kV/cm der Verlustfaktor
bei einem Kondensator nach Kurve 1 mehr als dreimal so groß wie bei einem Kondensator nach
Kurve 2 (die entsprechenden Werte sind in Fig. 2 durch gestrichelte Linien markiert). Die neuen Kondensatoren
können also mit einer viel größeren Feld- gs stärke ausgelegt werden als unter sonst gleichen
Bedingungen ohne isolierenden Überzug auf den Metallbelägen.
Die Wirkung des Überzuges tritt natürlich nicht nur bei Kondensatoren mit auf Papier aufgedampften ioo
Metallbelägen ein. Die Unebenheiten an der Oberfläche anderer dielektrischer Stoffe, z. B. Kunststofffolien
wie Polyäthylen, sind zwar weniger ausgeprägt, aber trotzdem noch vorhanden. Selbst bei einer anscheinend
vollkommen ebenen Unterlage bedingt allein schon die Körnung des aufgebrachten Metallbelags
eine wenn auch geringe Spitzenwirkung, welche durch einen festen Überzug unschädlich gemacht
werden kann.
Claims (7)
1. Mit einem Imprägniermittel getränkter elektrischer
Kondensator mit mindestens einer keine nichtleitende Oxydhaut bildenden metallischen
Belegung, welche auf ein dielektrisches Band aufgebracht und so dünn ist, daß die Belegung bei
einem Durchschlag um die Durchschlagstelle herum wegbrennt, dadurch gekennzeichnet, daß
der Metallbelag unmittelbar auf das Dielektrikum augebracht und mit einem unmittelbar fest auf
ihm haftenden isolierenden Überzug versehen ist.
2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß auf den Metallbelag eine dünne Lackschicht aufgebracht ist.
3· Kondensator nach Anspruch ι oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der isolierende Überzug aufgedampft ist.
4. Kondensator nach Anspruch 1 und 3, dadurch
gekennzeichnet, daß auf den Metallbelag eine dünne Quarzschicht aufgedampft ist.
5. Kondensator nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Metallbelag eine
dünne Schicht eines leicht oxydierenden Metalls aufgedampft ist, das nach dem Aufdampfen eine
Oxydschicht bildet.
6. Kondensator nach Anspruch 1, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß als leicht oxydierendes
Metall Magnesium aufgedampft ist.
7. Kondensator nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallbelag und der
isolierende Überzug oder die den isolierenden Überzug ergebende Metallschicht in einem Arbeitsgang
aufgebracht sind.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 695 341;
deutsche Patentanmeldung B 175287 VIIIb/2ic
(bekanntgemacht am 4. 7. 1940), ρ 9815 VIIIc/2ig
(bekanntgemacht am 30.11.1950) ;
österreichische Patentschriften Nr. 112 562,141 622,
544;
britische Patentschrift Nr. 453 939.
britische Patentschrift Nr. 453 939.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
109 572/24 5.
Priority Applications (1)
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Publications (1)
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
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DE (1) | DE974844C (de) |
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-
1950
- 1950-12-14 DE DEB12990A patent/DE974844C/de not_active Expired
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