DK144745B - ELECTRICAL CONDENSER - Google Patents

ELECTRICAL CONDENSER Download PDF

Info

Publication number
DK144745B
DK144745B DK600366AA DK600366A DK144745B DK 144745 B DK144745 B DK 144745B DK 600366A A DK600366A A DK 600366AA DK 600366 A DK600366 A DK 600366A DK 144745 B DK144745 B DK 144745B
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
dielectric
impregnated
capacitor
polypropylene
impregnation
Prior art date
Application number
DK600366AA
Other languages
Danish (da)
Other versions
DK144745C (en
Inventor
E B Cox
Original Assignee
Gen Electric
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=27414376&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=DK144745(B) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Priority claimed from US587835A external-priority patent/US3363156A/en
Application filed by Gen Electric filed Critical Gen Electric
Publication of DK144745B publication Critical patent/DK144745B/en
Application granted granted Critical
Publication of DK144745C publication Critical patent/DK144745C/en

Links

Classifications

    • 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
    • H01G4/018Dielectrics
    • H01G4/20Dielectrics using combinations of dielectrics from more than one of groups H01G4/02 - H01G4/06
    • H01G4/22Dielectrics using combinations of dielectrics from more than one of groups H01G4/02 - H01G4/06 impregnated
    • H01G4/221Dielectrics using combinations of dielectrics from more than one of groups H01G4/02 - H01G4/06 impregnated characterised by the composition of the impregnant
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/20Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances liquids, e.g. oils
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/20Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances liquids, e.g. oils
    • H01B3/24Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances liquids, e.g. oils containing halogen in the molecules, e.g. halogenated oils
    • 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
    • H01G4/018Dielectrics
    • H01G4/20Dielectrics using combinations of dielectrics from more than one of groups H01G4/02 - H01G4/06
    • 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
    • H01G4/018Dielectrics
    • H01G4/20Dielectrics using combinations of dielectrics from more than one of groups H01G4/02 - H01G4/06
    • H01G4/22Dielectrics using combinations of dielectrics from more than one of groups H01G4/02 - H01G4/06 impregnated
    • 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
    • H01G4/018Dielectrics
    • H01G4/20Dielectrics using combinations of dielectrics from more than one of groups H01G4/02 - H01G4/06
    • H01G4/22Dielectrics using combinations of dielectrics from more than one of groups H01G4/02 - H01G4/06 impregnated
    • H01G4/221Dielectrics using combinations of dielectrics from more than one of groups H01G4/02 - H01G4/06 impregnated characterised by the composition of the impregnant
    • H01G4/222Dielectrics using combinations of dielectrics from more than one of groups H01G4/02 - H01G4/06 impregnated characterised by the composition of the impregnant halogenated

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
  • Professional, Industrial, Or Sporting Protective Garments (AREA)

Description

146745146745

Opfindelsen angår en elektrisk kondensator indeholdende et kondensatorhus, et heri tilstedeværende kondensatorelement og en dielektrisk væske, hvorhos nævnte kondensatorelement består af mindst et elektrodepar og et folieformet syntetisk dielektrikum imprægneret med chloreret diphenylvæske, som eventuelt indeholder et stabiliserende tilsætningsmiddel, anbragt mellem elektroderne.The invention relates to an electric capacitor containing a capacitor housing, a capacitor element present therein and a dielectric liquid, said capacitor element consisting of at least one pair of electrodes and a foil-shaped synthetic dielectric impregnated with chlorinated diphenyl liquid, which optionally contains a stabilizing additive agent.

Udviklingen af komplicerede elektriske apparater og behovet for at opnå større driftseffektivitet hos eksisterende apparater har medført strengere krav til elektriske kondensatorer i sådanne apparater. Der er f.eks. opstået et stærkt behov for højeffekte elektriske kondensatorer med stor virkningsgrad, mindre størrelse og lavere pris end de kendte. Kondensatorer, specielt vekselstrømskondensatorer, med en stor gennemslagsstyrke og større corona-start- og slukkespændinger er særligt påkrævede til eliminering af væsentlige problemer ved konstruktionen og driften af nye elektriske apparater og til forbedring af eksisterende apparaters drift.The development of complicated electrical appliances and the need to achieve greater operational efficiency of existing appliances has resulted in stricter requirements for electrical capacitors in such appliances. There are e.g. there has been a strong need for high-power electrical capacitors with high efficiency, smaller size and lower price than the known ones. Capacitors, especially AC capacitors, with a high impact strength and greater corona start-up and shut-off voltages are particularly required to eliminate significant problems in the design and operation of new electrical appliances and to improve the operation of existing appliances.

Der kendes elektriske kondensatorer omfattende et dielektrikum bestående af forskellige folieformede materialer, såsom papirark og celluloseacetatfoiier, imprægneret med forskellige imprægneringsmidler, såsom væskeformig chloreret diphenyl. De kendte kombinationer af isolatorer og imprægneringsmidler har imidlertid ikke resulteret i opnåelsen af de ønskede egenskaber og resultater, som kræves hos de højt udviklede og komplicerede elektriske apparater, der nu anvendes.Electric capacitors are known comprising a dielectric consisting of various foil-shaped materials such as paper sheets and cellulose acetate films impregnated with various impregnating agents such as liquid chlorinated diphenyl. However, the known combinations of insulators and impregnating agents have not resulted in the attainment of the desired properties and results required by the highly developed and complicated electrical apparatus now in use.

Polypropylen udmærker sig ved at have gode elektriske egenskaber som almindelige dielektrika (excl. kondensatorelementer), en god temperaturstabilitet og gode mekaniske egenskaber, såsom en god bearbejdningsevne og formbarhed, specielt ved dannelse af tynde folier, men polypropylenfolier er hidtil blevet anset for at være uforenelige med de kendte imprægneringsmidler, og man har som følge heraf ikke anvendt sådanne til fremstilling af dielektrika til kondensatorer. Dette skyldes, at polypropylen viser tegn på let at blive opløst af halogenerede organiske forbindelser, såsom trichlordiphenyl, og det er også blevet hævdet, at opløsningen af polypropylen i en ikke-polær væske fører til en plastificeringsvirkning, såsom opsvulmning og en lav trækstyrke. Det har imidlertid ifølge opfindelsen vist sig, at visse polypropylenmaterialer, undtagen ved højere temperaturer, kun er begrænset opløselige i halogenerede aromatiske materialer, og at denne delvise opløselighed, hvad der er overraskende, ikke på ugunstig måde påvirker egenskaberne hos en kondensator, hvori polypropylen U4745 2 indgår. Den delvise opløselighed af polypropylen i trichlordiphenyl under regulerede temperaturbetingelser viser sig Ϊ realiteten at være en fordél og specielt fremmer denne delvise opløselighed, som ifølge undersøgelser først indtræder efter en indledende gennemtrængning af hinden, bevægelsen af imprægneringsmidlet ind i selve folien såvel som ind i mellemrum og hulrum heri. Denne forbedring af imprægneringen kommer til udtryk i en ekstrem høj corona-startspænding for dielektriket, selv uden anvendelse af en væge eller et porøst lag på siderne af polypropylenfolien. Undersøgelser af repræsentative prøver af en dielektrisk polypropylenfolie imprægneret med trichlordiphenyl og underkastet elektriske kondensatorprøver viser en nær sammenhæng mellem arten og. omfanget af imprægneringen og corona-startspændin-gens størrelse, og at en i det væsentlige fuldstændig og gennemgribende imprægnering er særlig betydningsfuld. Kombinationen af polypropylen og en dielektrisk væske af trichlordiphenyl er gunstig, når der foretages en i det væsentlige fuldstændig imprægnering. Når hulrummene og mellemrummene i polypropylenen er i det væsentlige udfyldte med væskeformigt imprægneringsmiddel, og når imprægneringen omfatter såvel en absorption af imprægneringsmidlet i materialet samt en delvis opløsning af matrialet i det væskeformige imprægneringsmiddel, betegnes polypropylene som i det væsentlige fuldstændig imprægneret. Repræsentative undersøgelser med folier med varierende imprægneringsgrader viser, at der opnås meget høje og ensartede corona-startspændinger, som ligger i nærheden af de beregnede, når imprægneringen udvides eller på anden måde fremmes til opnåelse af en i det væsentlige fuldstændig imprægnering. En imprægnering, som er et eksempel på en fuldstændig imprægnering, består i at nedsænke polypropylenfolien i trichlordiphenyl ved en temperatur på ca. 99°C.Polypropylene is distinguished by having good electrical properties such as ordinary dielectrics (excl. Capacitor elements), good temperature stability and good mechanical properties such as good workability and moldability, especially when forming thin films, but polypropylene films have so far been considered incompatible with the prior art impregnating agents, and as a result, no one has been used for the production of capacitors dielectrics. This is because polypropylene shows signs of being easily dissolved by halogenated organic compounds such as trichlorodiphenyl and it has also been claimed that the dissolution of polypropylene in a nonpolar liquid leads to a plasticizing effect such as swelling and low tensile strength. However, it has been found, according to the invention, that certain polypropylene materials, except at higher temperatures, are only soluble in halogenated aromatic materials and that this partial solubility, unsurprisingly, does not adversely affect the properties of a capacitor in which polypropylene U4745 2 are included. The partial solubility of polypropylene in trichlorodiphenyl under controlled temperature conditions proves to be a benefit and in particular promotes this partial solubility which, according to studies, occurs only after an initial penetration of the membrane, the movement of the impregnating agent into the film itself as well as into the gap. voids herein. This improvement of the impregnation is reflected in an extremely high corona starting voltage for the dielectric, even without the use of a wick or a porous layer on the sides of the polypropylene film. Studies of representative samples of a dielectric polypropylene film impregnated with trichlorodiphenyl and subjected to electric capacitor samples show a close relationship between the species and. the extent of the impregnation and the size of the corona starting voltage, and that a substantially complete and pervasive impregnation is particularly significant. The combination of polypropylene and a dielectric liquid of trichlorodiphenyl is favorable when a substantially complete impregnation is made. When the voids and gaps in the polypropylene are substantially filled with liquid impregnating agent and when the impregnation comprises both absorption of the impregnating agent in the material and a partial dissolution of the material in the liquid impregnating agent, the polypropylene is referred to as substantially complete impregnation. Representative studies with foils with varying degrees of impregnation show that very high and uniform corona initial stresses are obtained which are close to those calculated when the impregnation is extended or otherwise promoted to achieve a substantially complete impregnation. An impregnation, which is an example of a complete impregnation, consists of immersing the polypropylene foil in trichlorodiphenyl at a temperature of approx. 99 ° C.

Under disse betingelser opnås relativt stabile forhold i løbet af 16 til 20 dage, idet ca. 1,0 vægtprocent polypropylen opløses i trichlordi-phenylen og ca. 11 vægtprocent trichlordiphenyl optages i polypropylenen. Arten og omfanget af imprægneringen kan også måles ved hjælp af corona-slukkespændingen, idet værdier, der nærmer sig et maksimum, angiver en fuldstændig imprægnering.Under these conditions, relatively stable conditions are achieved over 16 to 20 days, with approx. 1.0% by weight of polypropylene is dissolved in trichlorodiphenylene and approx. 11% by weight of trichlorodiphenyl is taken up in the polypropylene. The nature and extent of the impregnation can also be measured by the corona extinguishing voltage, with values approaching a maximum indicating a complete impregnation.

Ifølge -opfindelsen tilvejebringes således en kondensator, som er ejendommelig ved, at det syntetiske dielektrikum består af en kvældet polypropylenfolie, fremstillet ved imprægnering af polypropylenfolien med en chloreret diphenylvæske og varmebehandling ved en temperatur på mellem 65°C og 100°C i et tilstrækkeligt langt tidsrum 3 U4745 til opnåelse af en fuldstændig imprægneret folie.According to the invention, there is thus provided a capacitor which is characterized in that the synthetic dielectric consists of a swollen polypropylene film, prepared by impregnating the polypropylene film with a chlorinated diphenyl liquid and heat treatment at a temperature between 65 ° C and 100 ° C for a sufficiently long period. period 3 U4745 to obtain a completely impregnated film.

Et foretrukket imprægneringsmiddel er en diphenylforbindel-se med fra 1 til 5 chlorgrupper. Navnlig er triphenyl særlig velegnet, idet denne forbindelse har en stor corona-start- og corona-slukke-spænding.A preferred impregnating agent is a diphenyl compound having from 1 to 5 chloro groups. In particular, triphenyl is particularly suitable as this compound has a large corona start and corona off voltage.

Kombinationen af en dielektrisk væske af trichlordiphenyl og en ikke-porøs polypropylenhinde som dielektrikum giver som nævnt de bedste resultater.The combination of a dielectric liquid of trichlorodiphenyl and a non-porous polypropylene membrane as dielectric gives the best results, as mentioned.

Foretrukne polypropylenfolier til brug i kondensatoren ifølge den foreliggende opfindelse består almindeligvis af isotaktisk polypropylen. Dette er et højmolekylært stereoregulært krystallinsk materiale, som udover den krystallinske fase, der dominerer, indeholder en amorf eller ikke-krystallinsk fase. I nogle kendte isotaktiske polypropylener kan den amorfe fase udgøre op til 30% af den samlede polyolefin. Folier af denne polypropylen kan f.eks. fremstilles ved valsning, ekstrudering, presning, opløsningsmiddeistøbning og smeltestøbning. For at forbedre de mekaniske egenskaber er det almindeligt at frembringe en eller anden form for ordnet opbygning i sådanne folier ved strækning eller varmehærdning. En strækning udføres fortrinsvis i indbyrdes forskellige retninger, f.eks. både i hindens længde- og tværretning, således at hinden påtvinges en biaksial orientering. En foretrukket folie er således en isotaktisk biaxialt orienteret polypropylenfolie.Preferred polypropylene films for use in the capacitor of the present invention generally consist of isotactic polypropylene. This is a high molecular weight stereoregular crystalline material which, in addition to the dominant crystalline phase, contains an amorphous or non-crystalline phase. In some known isotactic polypropylenes, the amorphous phase may comprise up to 30% of the total polyolefin. Films of this polypropylene may e.g. are made by rolling, extrusion, pressing, solvent casting and melt casting. In order to improve the mechanical properties, it is common to produce some form of ordered structure in such films by stretching or heat curing. A stretch is preferably carried out in different directions, e.g. both in the longitudinal and transverse directions of the web, so that the web is forced into a biaxial orientation. Thus, a preferred film is an isotactic biaxially oriented polypropylene film.

I folierne bør der kun være ringe mængder og fortrinsvis slet ingen forureninger til stede, som kan bibringe det dannede produkt en stor effektfaktor, d.v.s. give anledning til et stort effekttab. Forureningerne kan være materialer, som optages under foliebehandlingsoperationerne eller katalysatorrester. Disse forureninger kan fjernes ved en passende opløsning af polyolefinen og fjernelse af forureningerne ved udfældnings-, ekstraktions- og adsorptionsmetoder.In the films, only small amounts and preferably no contaminants should be present which can give the product formed a large power factor, i.e. give rise to a great loss of power. The contaminants may be materials that are absorbed during the film treatment operations or catalyst residues. These contaminants can be removed by an appropriate solution of the polyolefin and removal of the contaminants by precipitation, extraction and adsorption methods.

Opfindelsen skal herefter beskrives nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et forstørret tværsnitsbillede af en del af et dielektrikum til brug i en kondensator ifølge opfindelsen, fig. 2 viser et perspektivbillede af en delvis udfoldet kondensator ifølge opfindelsen fremstillet ved op-vikling, 4The invention will now be described in more detail with reference to the drawing, in which fig. 1 is an enlarged cross-sectional view of a portion of a dielectric for use in a capacitor according to the invention; FIG. 2 shows a perspective view of a partially unfolded capacitor according to the invention produced by winding, 4

U474SU474S

fig. 3 viser en fuldt samlet kondensator af den i fig. 2 viste type, fig. 4 viser et tværsnitsbillede af en del af en kondensator ifølge opfindelsen omfattende én imprægneret polypropylenfolie, fig. 5 viser et tværsnitsbillede af en del af en anden elektrisk kondensator ifølge opfindelsen omfattende flere imprægnerede polypropylenfolier, fig. 6 viser et tværsnitsbillede af en del af en yderligere elektrisk kondensator ifølge opfindelsen omfattende en relativt tyk imprægneret polypropylenfolie, fig. 7 viser et tværsnitsbillede af en del af en modificeret kondensator af den i fig. 6 viste type og omfattende flere imprægnerede polypropylenfolier, og fig. 8 viser et tværsnitsbillede af en del af en yderligere elektrisk kondensator ifølge opfindelsen med kun én imprægneret polypropylenfolie.FIG. 3 shows a fully assembled capacitor of the device shown in FIG. 2; FIG. 4 is a cross-sectional view of a portion of a capacitor according to the invention comprising one impregnated polypropylene film; FIG. 5 is a cross-sectional view of a portion of another electrical capacitor according to the invention comprising several impregnated polypropylene films; 6 is a cross-sectional view of a portion of a further electrical capacitor according to the invention comprising a relatively thick impregnated polypropylene film; FIG. 7 is a cross-sectional view of a portion of a modified capacitor of FIG. 6 and comprising several impregnated polypropylene films, and FIG. 8 is a cross-sectional view of a portion of a further electrical capacitor according to the invention with only one impregnated polypropylene film.

I fig. 1 er der vist et dielektrikum 10, som omfatter et fast dielektrisk materiale 11 i form af en polypropylenfolie med talrige små diskontinuiteter 12, der også kan betegnes som huller, hulrum og mellemrum, og hvis tilstedeværelse er et almindeligt anerkendt kendetegn for polypropylenfolien. Materialet betegnes som ikke-porøst, idet der er få om overhovedet nogle porer eller kanaler, som forbinder eller passerer igennem sidefladerne, og som kunne muliggøre en bevægelse af en imprægneringsvæske fra den ene sideflade til den anden. Polypropylenen er imprægneret med et dielektrisk væskeformigt imprægneringsmiddel, som gennemtrænger selve materialet samt udfylder de nævnte diskontinuiteter, og det dannede produkt udgør et sammenhængende om end heterogent dielektrisk system. En imprægnering forøger i én henseende dielektrikets elektriske isoleringsegenskaber ved, at der i polypropylen indføres et imprægnerende materiale med en større gennemslagsstyrke end luft eller gas, som befinder sig i de beskrevne diskontinuiteter.In FIG. 1, there is shown a dielectric 10 which comprises a solid dielectric material 11 in the form of a polypropylene film having numerous small discontinuities 12, which may also be referred to as holes, voids and gaps, the presence of which is a generally recognized characteristic of the polypropylene film. The material is referred to as non-porous, having at least some pores or channels connecting or passing through the side surfaces and which could allow the movement of an impregnating fluid from one side surface to the other. The polypropylene is impregnated with a dielectric liquid impregnating agent which permeates the material itself and fills the said discontinuities, and the resulting product forms a coherent albeit heterogeneous dielectric system. An impregnation increases in one respect the electrical insulating properties of the dielectric by introducing into the polypropylene an impregnating material having a greater impact strength than air or gas which is in the discontinuities described.

Der er med et dielektrikum vist i fig. 1 blevet opnået uventede gode egenskaber, når det f.eks. anvendes i en højspændings-vekseistrømskondensator.With a dielectric shown in FIG. 1, unexpected good properties have been obtained when, e.g. is used in a high voltage AC current capacitor.

Et foretrukket imprægneringsmiddel er trichlordiphenyl, som forekommer i handelen under betegnelsen "PYRANOL" . Dette materia- 146745 5 le har en stor corona-start- og corona-slukkespænding.A preferred impregnating agent is trichlorodiphenyl which is commercially available under the designation "PYRANOL". This material has a large corona start-up and corona-off voltage.

I fig. 2 er der som nævnt vist en opviklet kondensator 14, som omfatter adskilte elektrodefolier eller belægninger 15 og 16 og mellemliggende dielektriske folier 17 og 18. To klemsko 19 og 20 har relativt store overflader (kun den ene klemskos overflade 21 er vist), som står i kontakt med elektrodefolierne 15 og 16. Elektrodefolierne 15 og 16 kan bestå af et eller flere af en række forskellige materialer, almindeligvis metalliske, herunder f.eks. aluminium, kobber og tantal.In FIG. 2, as mentioned, there is a wound capacitor 14 comprising separate electrode foils or coatings 15 and 16 and intermediate dielectric foils 17 and 18. Two clamping shoes 19 and 20 have relatively large surfaces (only one clamping shoe surface 21 is shown) which in contact with the electrode foils 15 and 16. The electrode foils 15 and 16 may consist of one or more of a variety of materials, generally metallic, including e.g. aluminum, copper and tantalum.

De elektriske folier 17 og 18 består af imprægnerede polypropylenfolier. Den dielektriske folie 17 og de metalliske elektrodefolier 15 og 16 danner i forening et kondensatorelement.The electric foils 17 and 18 consist of impregnated polypropylene foils. The dielectric foil 17 and the metallic electrode foils 15 and 16 together form a capacitor element.

I fig. 3 er der vist en samlet kondensator 23, hvori der er indesluttet en opviklet kondensator af den type, der er vist i fig. 2.In FIG. 3, an assembled capacitor 23 is shown in which a wound capacitor of the type shown in FIG. 2nd

Den samlede enhed omfatter også en beholder 24, et hermetisk påsat dæksel 25, som omfatter et lille indfyldningshul 26 for dielektrisk væske og et sæt klemsko 27 og 28, som gennemtrænger dækslet 25,, og som er isoleret i forhold til dette. I beholderen 24 er klemskoene 27 og 28 forbundet med klemskoene 19 og 20, som er vist i fig. 2. Kondensatoren 23, som er vist i fig. 3, omfatter yderligere, selv om dette ikke er vist, en dielektrisk væske, som optager det rum i beholderen 24, som ikke er optaget af kondensatorelementet, og som også imprægnerer de dielektriske folier 17 og 18, der er vist i fig. 2.The assembled unit also includes a container 24, a hermetically mounted cover 25 which includes a small dielectric fluid fill hole 26 and a set of clamping shoes 27 and 28 which penetrate the cover 25 and are insulated therefrom. In the container 24, the clamping shoes 27 and 28 are connected to the clamping shoes 19 and 20 shown in FIG. 2. The capacitor 23 shown in FIG. 3, although not shown, further comprises a dielectric liquid which occupies the space in the container 24 which is not occupied by the capacitor element and which also impregnates the dielectric films 17 and 18 shown in FIG. 2nd

Ved en kendt imprægneringsmetode vakuumtørres kondensatorenheder eller indesluttede organer, såsom kondensatoren 23 i fig.In a known impregnation method, the capacitor units or enclosed means such as the capacitor 23 of FIG.

3, almindeligvis til fjernelse af restfugtighed. Tørringstemperaturen varierer i afhængighed af længden af tørringscyklussen men ligger almindeligvis på fra ca. 60-150°C. Hvis der anvendes en for lav temperatur, bliver tørringsperioden for lang, medens en for høj temperatur kan resultere i en dekomponering af en eventuel papirkomponent i det anvendte dielektrikum. Hullet 26 muliggør en udtagning af fugtighed fra beholderen eller huset 24's indre under tørringsprocessen.3, generally for the removal of residual moisture. The drying temperature varies depending on the length of the drying cycle, but usually ranges from approx. 60-150 ° C. If too low a temperature is used, the drying period becomes too long, while too high a temperature may result in a decomposition of any paper component in the dielectric used. The hole 26 allows moisture to be removed from the interior of the container or housing 24 during the drying process.

Den imprægnerende dielektriske væske indføres i kondensatoren gennem hullet 26, fortrinsvis medens det tørrede organ stadig holdes under vakuum i et passende evakueret kammer. Der indføres almindeligvis tilstrækkelig imprægneringsvæske til i det mindste at holde kondensatorelementet nedsænket i væske i beholderen. Trykket i kammeret forøges dernæst til atmosfærisk tryk, og organet henstilles til gennemvædning i et antal timer for at opnå en grundig gennem- 144745 6 trængnmg med det væskeformige imprægneringsmiddel. Efter imprægneringen kan kondensatorenheden tillukkes ved, at der påføres en vis mængde af et passende loddemateriale på hullet 26.The impregnating dielectric fluid is introduced into the capacitor through hole 26, preferably while still holding the dried member under vacuum in a suitably evacuated chamber. Generally, sufficient impregnation liquid is introduced to at least keep the capacitor element submerged in liquid in the container. The pressure in the chamber is then increased to atmospheric pressure and the member is allowed to soak for a number of hours to obtain a thorough penetration with the liquid impregnating agent. After impregnation, the capacitor unit can be closed by applying a certain amount of a suitable solder to the hole 26.

Udover den ovenfor nævnte fremgangsmåde kan der også anvendes andre metoder, hvorved der almindeligvis anvendes varme eller tryk eller begge dele for at fremme imprægneringsprocessen.In addition to the above-mentioned method, other methods may also be used, whereby heat or pressure or both are generally used to promote the impregnation process.

Varme og tryk kan forbedre imprægneringsevnen ved at ændre den relative, befugtelighed og materialernes viskositet og opløselighed.Heat and pressure can improve the impregnation ability by changing the relative, wettability and viscosity and solubility of the materials.

Ydermere kan en-ekspansion og sammentrækning af de enkelte komponenter i systemet, hvilket kan være resultatet af anvendelsen af varme og tryk, virke som en drivkraft til frembringelse af en væskevandring ind i det faste dielektrikum, specielt når hullet 26 er tillukket.Furthermore, single expansion and contraction of the individual components of the system, which may be the result of the application of heat and pressure, may act as a driving force for generating a fluid migration into the solid dielectric, especially when the hole 26 is closed.

Der er opnået gode resultater ved at gentage en opvarmningscyklus efter imprægneringen eller tillukningen til frembringelse eller sikring af højere imprægneringsgrader eller en i det væsentlige fuldstændig imprægnering. Opviklede og samlede kondensatorer imprægneres f.eks. først ved en opvarmning og evakuering af de samlede kondensatorer og ved derpå at fylde disse med eller nedsænke dem i en væskemasse af det dielektriske imprægneringsmiddel, som kan være forvarmet eller senere kan varmes for at forøge imprægneringen.Good results have been obtained by repeating a heating cycle after the impregnation or closure to produce or secure higher impregnation rates or a substantially complete impregnation. Coiled and assembled capacitors are impregnated e.g. first by heating and evacuating the assembled capacitors and then filling them with or immersing them in a liquid mass of the dielectric impregnating agent which may be preheated or later heated to enhance impregnation.

Efter denne behandling tillukkes de samlede og imprægnerede kondensatorer, og de tillukkede enheder varmebehandles i et længere tidsrum. En foretrukket opvarmningscyklus ved udførelse af imprægneringen betegnes som en reguleret opvarmningsperiode, hvorved der anvendes forhøjede temperaturer indenfor et område mellem 55 og 95°CAfter this treatment, the combined and impregnated capacitors are sealed and the sealed units are heat treated for a long period of time. A preferred heating cycle in carrying out the impregnation is referred to as a controlled heating period, using elevated temperatures within a range between 55 and 95 ° C.

i. et tidsrum på fra ca. 4 til ca. 16 timer. Variationer i behandlingen, udnyttelsen af trykforskelle og additiver kan forkorte dette tidsrum. Højspændingsvekselstrømskondensatorer, hvortil der var anvendt et sammensat produkt af en polypropylenfolie og et dielektrisk papirstykke samt et dielektrisk væskeformigt imprægneringsmiddel, f.eks. "PYRANOL" 1499, og som er blevet varmebehandlet ved en temperatur mellem 85 og 95°C i fra 4 til 16 timer, har vist sig at have en vedblivende høj corona-startspænding.i. a period of approx. 4 to approx. 16 hours. Variations in the treatment, utilization of pressure differences and additives may shorten this period. High voltage AC capacitors for which a composite product of a polypropylene foil and a dielectric paper piece as well as a dielectric liquid impregnating agent, e.g. "PYRANOL" 1499, and which has been heat treated at a temperature between 85 and 95 ° C for from 4 to 16 hours, has been found to have a persistently high corona starting voltage.

Temperaturbetingelserne reguleres således, at der finder en delvis opløsning af polypropylenen sted i den dielektriske væske, og at det dielektriske imprægneringsmiddel opløses i propylenen under frembringelse af en i det væsentlige fuldstændig imprægnering. En forøget gennemtrængning af polypropylenfolien er opnåelig som følge 7 144745 af, at nogle af de amorfe eller lavmolekylære eller bide amorfe og lavmolekylære dele af polypropylenen kan opløses i væsken ved en temperatur på ca. 85 til 95°C. Mere ensartede kondensatorer med forbedrede corona-startspændingsegenskaber er blevet fremstillet ved ovennævnte imprægneringsproces.The temperature conditions are regulated such that a partial solution of the polypropylene takes place in the dielectric liquid and the dielectric impregnant dissolves in the propylene to produce a substantially complete impregnation. An increased penetration of the polypropylene foil is obtainable as a result of the fact that some of the amorphous or low molecular weight or bite amorphous and low molecular weight portions of the polypropylene can be dissolved in the liquid at a temperature of approx. 85 to 95 ° C. More uniform capacitors with improved corona initial voltage characteristics have been produced by the above impregnation process.

Imprægneringen kan yderligere forbedres ved at modificere de fysiske egenskaber af komponenterne i det imprægnerede dielektriske system. Mere specielt kan der indføres blandinger af dielektriske væsker eller additiver i det dielektriske væskeformige imprægneringsmiddel, eller det faste dielektriske materiale kan behandles på en sådan måde, at systemets imprægneringsevne påvirkes. F.eks. kan der sættes en yderligere dielektrisk væske, såsom "PYRANOL" 1499, der hovedsageligt indeholder trichlorbenzen, til den dielektriske væske af "PYRANOL"® 1499 i en mængde på f.eks. 25%. Andre dielektriske væsker, som med held kan anvendes i blanding med f.eks. "PYRA-NOL" , er væskeformig mineralolie og silikonolie.The impregnation can be further improved by modifying the physical properties of the components of the impregnated dielectric system. More particularly, mixtures of dielectric liquids or additives may be introduced into the dielectric liquid impregnating agent, or the solid dielectric material may be treated in such a way as to impair the impregnation ability of the system. Eg. For example, an additional dielectric liquid such as "PYRANOL" 1499 containing mainly trichlorobenzene may be added to the dielectric liquid of "PYRANOL" ® 1499 in an amount e.g. 25%. Other dielectric fluids which can be successfully used in admixture with e.g. "PYRA-NOL" is liquid mineral oil and silicone oil.

Imprægneringen af det omtalte folieformede dielektrikum bibringer dette en forbedret gennemslagsstyrke, et ringe energitab og en høj corona-startspænding. Arten og omfanget af imprægneringen regulerer den corona-startspænding, som kan opnås i systemet. En forøget gennemslagsstyrke er vigtig som følge af, at den resulterer i et mere effektivt dielektrikum og ligeledes muliggør anvendelsen af et mindre volumen eller en mindre vægtmængde af det faste dielektrikum til at modstå en givet spænding i et system. Energitab er vigtig som følge af, at et energitab i systemet på ugunstig måde påvirker enhedens elektriske virkningsgrad og kan frembringe en fysisk nedbrydning af konstruktionsmaterialerne i enheden som følge af, at den tabte energi omdannes til varme.The impregnation of the aforementioned film-shaped dielectric gives this an improved impact strength, low energy loss and a high corona starting voltage. The nature and extent of the impregnation regulates the corona starting voltage that can be achieved in the system. An increased impact strength is important because it results in a more efficient dielectric and also allows the use of a smaller volume or a smaller amount of weight of the solid dielectric to withstand a given voltage in a system. Energy loss is important because an energy loss in the system adversely affects the electrical efficiency of the unit and can cause a physical breakdown of the structural materials in the unit due to the lost energy being converted to heat.

Disse væsentlige forbedrede egenskaber kan udnyttes i vekselstrømskondensatorer, som er egnede til brug i forbindelse med højspænding. Der er blevet samlet vekselstrømskondensatorer, som har en lang levetid ved spændinger på over 1200 volt pr. 0,025 mm imprægneret dielektrikum og en corona-startspænding på fra ca. 750 volt til over 3000 volt. Udviklingen af højspændingsvekselstrømskondensatorer er hidtil blevet begrænset af dielektrikets relativt korte levetid under højspændingspåvirkninger. En tidligere fremstillet vekselstrømskondensator til langtidsdrift er f.eks. kun anvendelig indenfor et almindeligt spændingsområde på op til mindre end ca. 500 volt og under kortvarige pulsationer på op til kun ca. 750 volt.These significantly improved properties can be utilized in AC capacitors which are suitable for use in high voltage applications. AC capacitors have been assembled which have a long service life at voltages of over 1200 volts per second. 0.025 mm impregnated dielectric and a corona starting voltage of approx. 750 volts to over 3000 volts. The development of high voltage AC capacitors has so far been limited by the relatively short life of the dielectric under high voltage effects. A previously manufactured AC capacitor for long-term operation is e.g. only applicable within a normal voltage range of up to less than approx. 500 volts and for short pulses of up to only approx. 750 volts.

8 um 5 I fig. 4 er der vist en del 29 af en kondensator, hvori der anvendes en type sammensat dielektrisk afstandsstykke, som er betegnet som en "fuld sandwich". Den viste kondensatordel omfatter en imprægneret dielektrisk polypropylenfolie 11, som er indskudt mellem et par imprægnerede porøse dielektriske ark 30 og 31 og et par elektrode-folier 15 og 16. Arkene 30 og 31 kan være et velkendt papirprodukt, såsom kraftpapir, og kan også være hensigtsmæssigt imprægneret med et væskeformigt dielektrikum, f.eks. imprægneringsmidiet, der er anvendt til fremstilling af den imprægnerede polypropylenfolie. Udtrykket "porøsitet" angiver i forbindelse med det nævnte papir et væsentligt antal sammenhængende kanaler eller porer i og gennem papiret, som er i stand til at lede det væskeformige imprægneringsmiddel gennem papiret fra den ene side til den anden. Corona-startspændings-egenskaberne for en imprægneret polypropylenfolie er for størstepartens vedkommende afhængig af en effektiv imprægnering af hullerne i folien såvel som mellemrummene mellem foliens overflader og et eventuelt hosliggende materiale. Corona-startspændingen for et dielektrikum af den type, der er betegnet som en "fuld sandwich", såsom det dielektrikum, der er vist i fig. 4, forøges ved anvendelsen af et hosliggende materiale som f.eks. af papir.8 to 5 In FIG. 4 shows a portion 29 of a capacitor using a type of composite dielectric spacer designated as a "full sandwich". The capacitor portion shown comprises an impregnated dielectric polypropylene film 11 interposed between a pair of impregnated porous dielectric sheets 30 and 31 and a pair of electrode sheets 15 and 16. The sheets 30 and 31 may be a well-known paper product such as kraft paper, and may also be suitably impregnated with a liquid dielectric, e.g. the impregnating medium used to prepare the impregnated polypropylene film. The term "porosity" refers, in connection with said paper, to a substantial number of continuous channels or pores in and through the paper which are capable of passing the liquid impregnating agent through the paper from one side to the other. The corona initial stress properties of an impregnated polypropylene foil are, for the most part, dependent on the effective impregnation of the holes in the foil as well as the gaps between the foil's surfaces and any adjacent material. The corona starting voltage of a dielectric of the type referred to as a "full sandwich", such as the dielectric shown in FIG. 4, is increased by the use of an adjacent material, e.g. of paper.

I fig. 5 er der vist et dielektrikum 32, de er baseret på en anden opbygning. Denne betegnes som en "omvendt sandwich". Dette sammensatte dielektriske legeme omfatter et enkelt ark af et imprægneret porøst materiale 30 eller 31, som er indsat mellem et par imprægnerede polypropylenfolier 11 og 11'. Det sammensatte dielektrikum er selv indsat mellem et par elektrodefolier 15 og 16. Eksempler på kondensatorer af denne art omfattede et enkelt ark af kraftpapir med en tykkelse på 0,017 mm til dannelse af det porøse materiale mellem de to polypropylenfolier med en tykkelse på 0,013 mm. Dette almindeligvis vanskeligt imprægnerbare system imprægneredes uden vanskelighed, og der kan herudfra fremstilles en kondensatorenhed med en kapacitet på 0,9 mF og en corona-startspænding på over 2650 volt vekselspænding, effektiv værdi.In FIG. 5, a dielectric 32 is shown, they are based on a different structure. This is referred to as a "reverse sandwich". This composite dielectric body comprises a single sheet of impregnated porous material 30 or 31 inserted between a pair of impregnated polypropylene sheets 11 and 11 '. The composite dielectric itself is inserted between a pair of electrode sheets 15 and 16. Examples of capacitors of this kind included a single sheet of kraft paper having a thickness of 0.017 mm to form the porous material between the two polypropylene sheets having a thickness of 0.013 mm. This generally difficult to impregnate system was impregnated without difficulty, and from this a capacitor unit with a capacity of 0.9 mF and a corona starting voltage of over 2650 volts AC can be produced, effective value.

Denne fordelagtige kombination af polypropylen og "PYRA-NOL" 1499 gør det let at foretage en imprægnering, selv i en stramt opviklet rulle, hvor man hidtil med de kendte kombinationer var nødsaget til at basere sig på løst opviklede ruller for at opnå en bedre imprægnering. En vigtig fordel ved kombinationen af polypropylen og "PYRANOL" i forbindelse med denne såvel som andre opbygninger U4745 9 er, at polypropylenen tillader gennemtrængning af imprægneringsmidlet, således at dette kan nå til hidtil vanskeligt tilgængelige hulrum og mellemrum pi steder, som ligger langt borte fra udgangspunktet for imprægneringsmidlet, og specielt til sådanne områder, som ligger langs med eller i nærheden af skillefladen mellem folien eller elektroden og folien.This advantageous combination of polypropylene and "PYRA-NOL" 1499 makes it easy to impregnate, even in a tightly wound roll, where hitherto with the known combinations it was necessary to rely on loosely wound rolls for better impregnation. . An important advantage of the combination of polypropylene and "PYRANOL" in connection with this as well as other structures U4745 9 is that the polypropylene permits penetration of the impregnating agent so that it can reach hitherto difficult to reach voids and spaces in locations far away from the point of departure of the impregnating agent, and especially to such areas which are along or near the interface between the foil or electrode and the foil.

Et dielektrikum 33 til en kondensator og svarende til det, der er vist i fig. 3, er vist i fig. 6. Dette dielektrikum 33, som er betegnet som en "halv sandwich", afviger fra den "omvendte sandwich" ved, at der er udeladt en af de imprægnerede polypropylenfolier 11 eller 11'.A dielectric 33 for a capacitor and similar to that shown in FIG. 3 is shown in FIG. 6. This dielectric 33, designated as a "half sandwich", differs from the "reverse sandwich" in that one of the impregnated polypropylene sheets 11 or 11 'is omitted.

En anden opbygning af et fast dielektrikum er illustreret i fig. 7. Denne opbygning, som omfatter et sammensat dielektrikum 34, der heri er betegnet som en "modificeret halv sandwich", omfatter to sammenhængende imprægnerede polypropylenfolier 11 og 11' og et imprægneret porøst ark 30, som grænser her op til. Som i de andre opbygninger er dette sammensatte dielektrikum indsat mellem et sæt elektrodefolier 15 og 16. Formålet med anbringelsen af folierne 11 og 11' op til hinanden er at forhindre en dielektrisk svigten som følge af en uregelmæssighed i en af folierne. Hosliggende folier vil søge at afgrænse en eventuel uregelmæssighed i en af folierne og derved forhindre en svigten. Fig. 7 viser et stærkt forbedret dielektrikum, hvori et sæt hosliggende folier tilvejebringer imprægneringsegenskaber, som i mange henseender er mere gunstige end for en enkelt folie med en tilsvarende tykkelse.Another structure of a solid dielectric is illustrated in FIG. This structure, which comprises a composite dielectric 34 referred to herein as a "modified half sandwich", comprises two contiguous impregnated polypropylene sheets 11 and 11 'and an impregnated porous sheet 30 adjacent thereto. As in the other structures, this composite dielectric is inserted between a set of electrode sheets 15 and 16. The purpose of placing the sheets 11 and 11 'up to one another is to prevent a dielectric failure due to an irregularity in one of the sheets. Adjacent foils will seek to delineate any irregularity in one of the foils, thereby preventing a failure. FIG. Figure 7 shows a greatly improved dielectric in which a set of adjacent films provides impregnation properties which in many respects are more favorable than for a single film of similar thickness.

I fig. 8 er der vist et dielektrikum 35 med to hosliggende imprægnerede folier 11 og 11' indskudt mellem et par elektrodefolier 15 og 16. Der anvendes to hosliggende tynde folier 11 og 11' i stedet for én folie, der er dobbelt si tyk af samme grunde som fremhævet ovenfor i forbindelse med fig. 7. Et andet vigtigt træk ved den opbygning, som er vist i fig. 8, er, at der ikke er et porøst ark, såsom 30 eller 31 (fig. 4) til stede, som virker som en væge eller et imprægneringsfremmende lag.In FIG. 8, a dielectric 35 is shown with two adjacent impregnated sheets 11 and 11 'interposed between a pair of electrode sheets 15 and 16. Two adjacent thin sheets 11 and 11' are used instead of one film which is twice as thick for the same reasons as highlighted above in connection with FIG. 7. Another important feature of the structure shown in FIG. 8, there is no porous sheet, such as 30 or 31 (Fig. 4), which acts as a wick or impregnation-promoting layer.

Det skal forstås, at der i hver af de opbygninger, som er vist i figurerne 4-6, kan foretages mange mindre modifikationer.It should be understood that in each of the structures shown in Figures 4-6, many minor modifications can be made.

F.eks. kan der anvendes metalliserede hinder på ydersiderne af de sammensatte dielektrika, som tjener som elektroder i stedet for de viste elektrodefolier 15 og 16. På lignende måde kan folierne enten bestå af selvunderstøttende folier eller understøttede folier, der i '· 144745 10 form af en belægning eller et lag er dannet på et andet element i konstruktionen, såsom eh elektrodefolie eller et porøst dielektrisk ark.Eg. For example, metallized barriers may be applied to the outer surfaces of the composite dielectrics which serve as electrodes in place of the shown electrode sheets 15 and 16. Similarly, the films may consist of either self-supporting films or supported films which in the form of a coating. or a layer is formed on another element of the structure, such as an electrode foil or a porous dielectric sheet.

I de konstruktioner, som er vist i figurerne 5-8, grænser mindst den en side af polypropylenfolien op til en relativt ikke-porøs flade, såsom en elektrodefolie eller en anden formstoffolie. Det er ifølge den kendte teknik vanskeligt at opnå en tilstrækkelig eller fuldstændig imprægnering af en folieflade, når overfladen af folien grænser op til et relativt ikke-porøst lag. Ved anvendelse af de ovenfor beskrevne folier og det omtalte imprægneringsmiddel elimineres denne vanskelighed imidlertid. 5om følge heraf kan der tilvejebringes konstruktioner, såsom de, der er vist i figurerne 4-8, med relativt høje corona-startværdier.In the constructions shown in Figures 5-8, at least one side of the polypropylene foil adjoins a relatively non-porous surface such as an electrode foil or other plastic foil. According to the prior art, it is difficult to obtain a sufficient or complete impregnation of a foil surface when the surface of the foil borders a relatively non-porous layer. However, by using the films described above and the impregnating agent mentioned, this difficulty is eliminated. 5, as a result, structures such as those shown in Figures 4-8 can be provided with relatively high corona initial values.

Til illustrering af de forbedrede egenskaber hos kondensatorerne ifølge den foreliggende opfindelse samledes der et betydeligt antal kondensatorelementer, som er illustreret i figurerne 1-8, og disse underkastedes forskellige prøver for elektriske kondensatorer, ligesom der foretoges sammenligninger mellem drifttidsbetingelser og målinger.To illustrate the improved properties of the capacitors of the present invention, a significant number of capacitor elements illustrated in Figures 1-8 were collected and subjected to various tests of electrical capacitors, as well as comparisons of operating time conditions and measurements.

Det er velkendt, at syntetiske formstofmaterialer har en ek-trem stor iboende gennemslagsstyrke. En imprægneret polypropylenfo-lie, som anvendes ifølge den foreliggende opfindelse, har f.eks. en driftsgennemslagsstyrke på over 1200 volt pr. 0,025 mm, selv om dens iboende gennemslagsstyrke kan være over 20000 volt pr. 0,025 mm baseret på et areal på ca. 6,45 mm . Imprægneret papir, som er det for tiden mest almindelige dielektriske materiale til brug i vekselstrømskondensatorer, har en driftsgennemslagsstyrke på ca. 400 volt pr. 0,025 mm. Det omfang, hvori anvendelsen af polypropylendielek-trika med en højere gennemslagsstyrke reducerer mængden af det dielektriske materiale, som kræves i forskellige typer af et givet system, kan illustreres ved at sammenligne forsøgsresultaterne for en række på tilsvarende måde imprægnerede diélektrika til elektriske kondensatorer. Disse typer, som omfatter papir alene, d.v.s. at der kun er anbragt papirark mellem elektroderne, sammensatte produkter af papir og en eller flere polypropylenfolier og en eller flere folier alene, d.v.s. kun en eller flere polypropylenfolier mellem elektroderne, er anført i nedenstående tabeller 1 og 2.It is well known that synthetic plastic materials have an extremely high intrinsic impact strength. An impregnated polypropylene film used in accordance with the present invention has e.g. an operating average power of over 1200 volts per 0.025 mm, although its inherent breakthrough power can be over 20000 volts per second. 0.025 mm based on an area of approx. 6.45 mm. Impregnated paper, which is currently the most common dielectric material for use in AC capacitors, has an operating average strength of approx. 400 volts per 0.025 mm. The extent to which the use of higher impact polypropylene dielectrics reduces the amount of dielectric required in different types of a given system can be illustrated by comparing the experimental results of a series of similarly impregnated dielectrics to electrical capacitors. These types, which include paper alone, i.e. that only sheets of paper are disposed between the electrodes, composite paper products and one or more polypropylene sheets, and one or more sheets alone, i.e. only one or more polypropylene sheets between the electrodes are listed in Tables 1 and 2 below.

11 U4745 <Λ11 U4745 <Λ

I II I

T> c 0) Kl flj c o η ·- ° ο ο ο ο o «ζο o t- o cn cm |jj .* rftD CO U> 1- +J *- Ή t > 0 t- ora > Q Q. w 4- 4- njT> c 0) Kl flj co η · - ° ο ο ο o «ζο o t- o cn cm | jj. * RftD CO U> 1- + J * - Ή t> 0 t- ora> Q Q. w 4- 4- nj

COCO

φ O'P (Λ ^ -r: +j CD 0 φ ^ i ό f ε t- r 3 o o ^ S. CO Oh- o w ft £ ooo in ω «- £ “ Φ o i Ϊ u- w ε /—\φ O'P (Λ ^ -r: + j CD 0 φ ^ i ό f ε t- r 3 oo ^ S. CO Oh- ow ft £ ooo in ω «- £“ Φ oi Ϊ u- w ε / - \

EE

EE

v-/ Φ — U) _l 0)v- / Φ - U) _l 0)

UJ -* CMUJ - * CM

m X. CM CM CM CM CMm X. CM CM CM CM CM

ri > CV1 CVJ CM CM o < £j o o o o o +J o o o o o 4>ri> CV1 CVJ CM CM o <£ j o o o o o + J o o o o o 4>

EE

ΠΙ 1/5 c ε I £ £ t d) § ε ^ ε i c cΠΙ 1/5 c ε I £ £ t d) § ε ^ ε i c c

” X, CO ? ϋ o » I"X, CO? »o» I

t.?N o t: s_ ^ = — 9-0 - e 0- n 0. 0 o O E> g- IZ i_ 2. α o + .2 bo k°“ r c £ 0 c-£g-a > O 0t.?N o t: s_ ^ = - 9-0 - e 0- n 0. 0 o O E> g- IZ i_ 2. α o + .2 above k ° “r c £ 0 c- £ g-a> O 0

·- 1 8 * a c S. ε OOC· - 1 8 * a c S. ε OOC

£ 5 a £ ra ® Ε , a ^ .2 flj 52 £φ ®·>Ε._α) cs.>' W δ Ε = .* cg- Ε £ = I ® g- C o ® s_ C 0 οθΕ~0£ 5 a £ ra ® Ε, a ^ .2 fl 52 £ φ ® ·> Ε._α) cs.> 'W δ Ε =. * Cg- Ε £ = I ® g- C o ® s_ C 0 οθΕ ~ 0

(D ^ co E ro EE coot ® E(D ^ co E ro EE coot ® E

C o I-»- S- 0. f> s C CM Ω.C o I - »- S- 0. f> s C CM Ω.

E w oai·^ r- > o o « cmcu> £ di o n £ c- ~ o - o~- CO f ·* n cu k0 *- q >* ^ o 9 CO +J O ¢- 0. O Ω. O +-j Q. O 4- a i "o ? U s ro a) > -S w W !_ > P £.E w oai · ^ r-> o o «cmcu> £ di o n £ c- ~ o - o ~ - CO f · * n cu k0 * - q> * ^ o 9 CO + J O ¢ - 0. O Ω. O + -j Q. O 4- a i "o? U s ro a)> -S w W! _> P £.

- *— TJ C +-> ni ® a C ro 13 ~ > ro ro « c o c_ 0. in ro _ ii- -si _ _ ^ > i _ w g a> ro E u Ξ « 3 £ £ o t -5 OQ * = = = 5 ·* H4745 12 I tabet I er der anvendt en samlet dielektrisk tykkelse på ca. 0,022 mm, idet nogle af de sammensatte dielektrika kræver tre lag af enten folier eller papir, og idet den minimale praktiske tykkelse for bide folier og papir er ca. 0,076 mm. Den spænding, hvormed disse kombinationer kan formodes at kunne anvendes med lang driftstid, og som er angivet i tabel I, illustrerer fordelene ved at anvende en polyolefinfolie enten som et supplement til eller som en erstatning for de dielektriske papirdielektrika, som hidtil er blevet anvendt. Disse værdier kan i forskellige systemer påvirkes af omfanget og arten af imprægneringen og af ensartetheden af de dielektriske egenskaber i systemet. Disse værdier indbefatter en akcepteret tilnærmelse mellem forholdet mellem dielektricitetskonstanter for Imprægneret papir og imprægneret polypropylen. Der anvendtes navnlig et forhold på 3:1.- * - TJ C + -> ni ® a C ro 13 ~> ro ro «co c_ 0. in ro _ ii- -si _ _ ^> i _ wga> ro E u Ξ« 3 £ £ ot -5 OQ * = = = 5 · * H4745 12 In the loss I, a total dielectric thickness of approx. 0.022 mm, with some of the composite dielectrics requiring three layers of either foil or paper, and the minimum practical thickness for bite foil and paper being about. 0.076 mm. The voltage with which these combinations can be presumed to be used over a long period of time, which is given in Table I, illustrates the advantages of using a polyolefin foil either as an adjunct to or as a replacement for the dielectric paper dielectrics used to date. These values can be influenced in different systems by the extent and nature of the impregnation and by the uniformity of the dielectric properties of the system. These values include an accepted approximation of the ratio of dielectric constants of impregnated paper to impregnated polypropylene. In particular, a ratio of 3: 1 was used.

Det skal bemærkes, at spændingsfordelingen i systemet svarende til dette forhold mellem dielektricitetskonstanterne resulterer i en påvirkning af folierne på ca. 1200 volt pr. 0,022 mm, som er en driftsgennemslagsstyrke for polypropylen, der giver en lang driftstid.It should be noted that the voltage distribution in the system corresponding to this ratio of the dielectric constants results in an influence of the foils of approx. 1200 volts per 0.022 mm, which is an operating breakthrough for polypropylene, which provides a long operating time.

13 um 5 tf) /—s13 by 5 tf) / —s

I II I

Ό C Dl i » £ S 0 0 0 o g •i; SS § S Si +j l. +jΌ C Dl i »£ S 0 0 0 o g • i; SS § S Si + j l. + J

~ '> O~ '> Oh

k 010 > Q α w tf) * — tf) L· Π) ^k 010> Q α w tf) * - tf) L · Π) ^

•P Ϊ11 \ C• P Ϊ 11 \ C

S u. u £ c a 'tal co cn coS u. U £ c a 'tal co cn co

T c "D" r- CM CM C\l COT c "D" r- CM CM C \ l CO

0 ,_ LL ·. n - s v >>nco o o o o o (Λ S2. « Ό +j 0) ^ m » .<= C £ 1 -o js s witi-σσ) go o o o > a Q > oj cm oj oj oj CO tf) £ Ό t— r- r- r- r- j i0, _ LL ·. n - sv >> nco ooooo (Λ S2. «Ό + j 0) ^ m». <= C £ 1 -o js s witi-σσ) go ooo> a Q> oj cm oj oj oj CO tf) £ Ό t— r- r- r- r- ji

ίϋ X CD LO 00 CO LOίϋ X CD LO 00 CO LO

CO >, r» Tf co co cvi < 4-> o o o o o I" -Η § o o o o o ω £ E w CD (1) CO tø co cn - E ^ «r ϋ = 2 o' Οί ε V <d .= t_ Ε D) -ς, Ε α + ro = Π) 4? co c- I- ,0 c c Æ Q- £ a 5 1 i £ § £ ί S. ο § Μ Ε co c S S ^ m ε ε 2 co c ο Ε ϊ Ε α Ε ^ w 0) λ. ο ro Ε , ° Ε οΐηΛ.σ»α«-α>Εο £ Γ-O'- τ- _ CD Ο Ε 0)0 ο c Ο τ: ~ <D S_ >- ο -£ *·ϊθ£ 10 +j04JOEoE<*- Ο) = i iCO>, r »Tf co co cvi <4-> ooooo I" -Η § ooooo ω £ E w CD (1) CO tø co cn - E ^ «r ϋ = 2 o 'Οί ε V <d. = T_ Ε D) -ς, Ε α + ro = Π) 4? Co c- I-, 0 cc Æ Q- £ a 5 1 i £ § £ ί S. ο § Μ Ε co c SS ^ m ε ε 2 co c ο Ε ϊ Ε α Ε ^ w 0) λ. ο ro °, ° ΐ οΐηΛ.σ »α« -α> Εο £ Γ-O'- τ- _ CD Ο Ε 0) 0 ο c Ο τ: ~ <D S_> - ο - £ * · ϊθ £ 10 + j04JOEoE <* - Ο) = ii

-c υ C-c υ C

£ i <5 0) > -S tø in s. > £ =£ i <5 0)> -S tø in s.> £ =

™ ·— Ό C! M r- O™ · - Ό C! M r- O

5 a c ID V u O5 a c ID V u O

' <D (0 >n c - O'<D (0> n c - O

Έ α cn . o) 5 i- * c _ > > Ό c cn ζ <D CD £ c £ ® 3 -C -C O CO 3 CO - - = tø ^ 144745 14 I tabel II er de samme slags dielektrika angivet sammen med den tykkelse, som kræves for at modstå en samlet spænding i systemet pi 1200 volt. Af beregningshensyn ansås tykkelserne af hver folie og papirark for at være de samme i en givet slags sammensætning. En endnu mere effektiv opbygning til brug ved en række formål ville bestå i et papirlag med en minimal tykkelse, og der anvendes til kompensering herfor lidt tykkere folier. Resultaterne i tabel II giver udtryk for den formindskede mængde dielektriske materiale, som kræves til at tåle en givet spænding, efterhånden som indholdet af formstofmateriale i dielektriket forøges. Tabel II angiver også den volumetriske virkningsgrad, som kan forventes at være til stede i kondensatorer med dielektrika af angivne typer. Disse værdier er 3 angivet i microfarad pr. 6,45 cm dielektrisk afstandsorgan.Έ α cn. o) 5 i- * c _>> Ό c cn ζ <D CD £ c £ ® 3 -C -CO CO 3 CO - - = tho ^ 144745 14 In Table II the same kinds of dielectrics are given together with the thickness, which is required to withstand a total voltage of the system in 1200 volts. For the purposes of calculation, the thicknesses of each sheet and sheet of paper were considered to be the same in a given kind of composition. An even more efficient structure for use for a variety of purposes would consist of a paper layer of minimal thickness and slightly thicker foils are used to compensate for this. The results in Table II indicate the diminished amount of dielectric material required to withstand a given voltage as the content of plastic material in the dielectric increases. Table II also indicates the volumetric efficiency which can be expected to be present in capacitors with dielectrics of specified types. These values are 3 in microfarad per day. 6.45 cm dielectric spacer.

Der er blevet bygget kondensatorer ifølge opfindelsen på 50 og 150 kVAR (kilovoltampere reaktiv), og disse er blevet anvendt i lange tidsrum, herunder tusinder af timers levetidsundersøgelser.Capacitors according to the invention have been built on 50 and 150 kVAR (kilovolt lamps reactive), and these have been used for long periods, including thousands of hours of lifetime studies.

Disse kondensatorer er konstrueret til og anvendes ved spændingspåvirkningsværdier, som resulterer i en påvirkning af formstof komponenten i det dielektriske system, som nærmer sig 1200 volt pr. 0,025 mm. Størrelsen og vægten af disse kondensatorer viser, at de potentielle forbedringer, som er illustreret i tabellerne I og II, er blevet virkeliggjort.These capacitors are designed for and used at voltage values which result in an influence of the plastic component of the dielectric system approaching 1200 volts per minute. 0.025 mm. The size and weight of these capacitors shows that the potential improvements illustrated in Tables I and II have been realized.

F.eks. optager en 50 kVAR kondensator med et "omvendt sandwich" dielektrikum af polypropylen og papir imprægneret med en dielektrisk væske bestående af "PYRANOL"® 1499 og med en stabilisator af en epoxyforbindelse, 40% mindre volumen end en kendt konstruktion, hvor der alene anvendes papir. En sådan kondensator er med andre ord lidt mere end halvt så stor som den kendte konstruktion. Såfremt en 50 kVAR kondensator ifølge opfindelsen var lige så stor som en kendt 50 kVAR kondensator, ville kondensatoren ifølge den foreliggende opfindelse have en betydelig større nominel ydelse.Eg. takes up a 50 kVAR capacitor with a "reverse sandwich" polypropylene dielectric and paper impregnated with a "PYRANOL" ® 1499 dielectric liquid and with an epoxy compound stabilizer, 40% less volume than a known construction using paper alone . In other words, such a capacitor is slightly more than half the size of the known construction. If a 50 kVAR capacitor according to the invention was as large as a known 50 kVAR capacitor, the capacitor of the present invention would have a significantly larger rated output.

Til sammenligning skal nævnes, at en enhed, som alene indeholder papir og med omtrent samme størrelse som en 50 kVAR kondensator indeholdende formstoffolier, har en nominel ydelse på ca. 30 kVAR.In comparison, a unit containing only paper and of approximately the same size as a 50 kVAR capacitor containing plastic films has a nominal output of approx. 30 kVAR.

Der opnås også en tilsvarende betydelig vægtformindskelse.A correspondingly significant weight reduction is also achieved.

Hvis man sammenligner en 150 kVAR kondensator med et med trichlordiphenyl imprægneret polypropylen-papirdielektrikum og en 100 kVAR kondensator med et med samme forbindelse imprægneret papirdielektrikum, er førstnævnte mindre og vejer 0,318 kg pr.When comparing a 150 kVAR capacitor with a trichlorodiphenyl impregnated polypropylene paper dielectric and a 100 kVAR capacitor with a same impregnated paper dielectric, the former is smaller and weighs 0.318 kg per

144745 15 kVAR. Sidstnævnte, som repræsenterer en typisk kendt kondensator, vejer 0,568 kg pr. kVAR.144745 15 kVAR. The latter, which represents a typical known capacitor, weighs 0.568 kg per kVAR.

Selv om den samlede vægt og det samlede volumen af elektriske kondensatorer med en givet nominel ydelse kan reduceres ifølge den foreliggende opfindelse, skal det bemærkes, at der i visse tilfælde kan være en maksimal praktisk størrelse for en elektrisk kondensator, og opfindelsen kan også anvendes til fremstilling af kondensatorer med denne størrelse og med en større nominel ydelse. I alle de ovennævnte tilfælde kan den formindskede vægt og den forøgede volumetri-ske virkningsgrad for enhederne knyttes til anvendelsen af en kombination af materialer, som resulterer i en spændingspåvirkning i formstof komponenten, som nærmer sig komponentens maksimale praktiske evne til at modstå påvirkninger.Although the total weight and volume of electric capacitors with a given rated output can be reduced according to the present invention, it should be noted that in some cases there may be a maximum practical size for an electric capacitor and the invention can also be used for manufacture of capacitors of this size and with a larger rated output. In all of the above cases, the diminished weight and increased volumetric efficiency of the units can be attributed to the use of a combination of materials which results in a stress effect in the plastic component approaching the component's maximum practical capacity to withstand stresses.

Der er mange anvendelser for de omhandlede kondensatorer, såsom sådanne, hvor der anvendes højspændingseffektkondensatorer, hvorved det er særdeles ønskeligt at reducere energitabet i det dielektriske system i størst muligt omfang. De imprægnerede formstof-holdige dielektriske systemer ifølge den foreliggende opfindelse er særligt fordelagtige til disse anvendelser. Effektfaktoren for systemerne ifølge opfindelsen ligger almindeligvis mellem ca. 0,05 og ca. 1,5% ved mærkespænding, selv væsentligt over stuetemperatur. Dette repræsenterer en væsentlig forbedring i forhold til typiske kendte imprægnerede systemer med effektfaktorer på fra 0,2 til over 0,5% og muliggør yderligere en reduktion på op til 40% af størrelsen i forhold til de nævnte typiske kondensatorer.There are many uses for the present capacitors, such as those using high voltage power capacitors, whereby it is highly desirable to reduce the energy loss in the dielectric system to the greatest possible extent. The impregnated resin-containing dielectric systems of the present invention are particularly advantageous for these applications. The power factor of the systems according to the invention is usually between approx. 0.05 and approx. 1.5% at rated voltage, even substantially above room temperature. This represents a significant improvement over typical known impregnated systems with power factors of from 0.2 to over 0.5% and further enables a reduction of up to 40% in size over the typical capacitors mentioned.

Som et eksempel på et nedsat energitab i imprægnerede formstofholdige dielektriske systemer ifølge opfindelsen udførtes en prøve med en 50 kVAR kondensator med et polypropylendielektrikum opbygget som en "omvendt sandwich" og imprægneret med "PYRANOL" 1499. Denne kondensator er som ovenfor angivet 40% mindre end en tilsvarende 50 kVAR kondensator, der alene indeholder papir. Den energimængde, som gik tabt i denne kondensator, kom til udtryk ved en temperaturstigning i dielektriket, d.v.s. den målte temperaturstigning i dielektriket i kondensatoren i forhold til omgivelsernes temperatur.As an example of a reduced energy loss in impregnated plastic-containing dielectric systems according to the invention, a test was carried out with a 50 kVAR capacitor with a polypropylene dielectric constructed as a "reverse sandwich" and impregnated with "PYRANOL" 1499. This capacitor is 40% smaller than above. a corresponding 50 kVAR capacitor containing paper alone. The amount of energy lost in this capacitor was expressed by a temperature rise in the dielectric, i.e. the measured temperature rise in the capacitor dielectric relative to the ambient temperature.

Ved dette forsøg måltes en temperaturstigning på 25°C i dielektriket i foliekondensatoren sammenlignet med en temperaturstigning på 48°C i en tilsvarende enhed, hvori der alene var anvendt papir. Efter en 5000 timers levetidsundersøgelse ved temperaturer på 55 til 70°C var tabsfaktoren for den undersøgte kondensator ydermere ca. 0,05% 16 144745 sammenlignet med ca. 0,2% for kondensatoren, hvori der alene var anvendt papir.In this experiment, a temperature rise of 25 ° C in the dielectric in the foil capacitor was measured compared to a temperature rise of 48 ° C in a corresponding unit in which paper alone was used. In addition, after a 5000 hour life study at temperatures of 55 to 70 ° C, the loss factor of the investigated capacitor was approx. 0.05% 16 144745 compared to approx. 0.2% for the capacitor in which paper alone was used.

Som et eksempel pi stabiliteten af effekt- eller tabsfaktoren i et dielektrisk system af polypropylen og "PYRANOL" 1499, udførtes der en undersøgelse i forbindelse med en gruppe elektriske kondensatorer med dielektrika opbygget som en "halv sandwich" og omfattende hosliggende folier af 0,012 mm polypropylen og 0,010 mm kraftpapir imprægneret med en dielektrisk væske af "PYRANOL" 1499 og indeholdende ca. 1 vægtprocent 1-epoxy-ethyl-3,4-epoxycyclohexan. Disse kondensatorer undersøgtes ved temperaturomskiftninger og ved ældning, og følgende målinger af tabsfaktoren blev foretaget ved mærkespændinger for kondensatorerne, 460 volt vekselspænding, 60 Hz.As an example of the stability of the power or loss factor in a polypropylene dielectric system and "PYRANOL" 1499, a study was conducted in connection with a group of electrical capacitors with dielectrics constructed as a "half sandwich" and comprising adjacent films of 0.012 mm polypropylene and 0.010 mm kraft paper impregnated with a dielectric liquid of "PYRANOL" 1499 and containing approx. 1% by weight of 1-epoxy-ethyl-3,4-epoxycyclohexane. These capacitors were examined for temperature changes and aging, and the following loss factor measurements were made at rated voltages for the capacitors, 460 volts AC, 60 Hz.

TABEL III % TabsfaktorTABLE III% Loss Factor

Tid (timer) 25°C 65°C 85°CTime (hours) 25 ° C 65 ° C 85 ° C

0 0,143 0,113 0,119 519 0,120 0,091 0,096 1524 0,119 0,094 0,093 5008 0,113 0,084 0,0900 0.143 0.113 0.119 519 0.120 0.091 0.096 1524 0.119 0.094 0.093 5008 0.113 0.084 0.090

Disse resultater viser den stærkt stabiliserede karakter af tabsfaktoren i systemet gennem et temperaturomrlde pi fra 25 til 85°C og under mere end 5000 timers anvendelse.These results show the highly stabilized nature of the loss factor in the system through a temperature range pi from 25 to 85 ° C and for more than 5000 hours of use.

Da en imprægnering er vigtig for at forhindre fremkomsten af en corona-udladning i et fast dielektrikum, udgør imprægneringsegenskaberne hos de dielektriske systemer, der anvendes i kondensatorer ifølge opfindelsen, en vigtig faktor. Til nogle anvendelser, f.eks. sådanne, hvor der bruges højspændingseffektkondensatorer, kræves der corona-startspændinger, som er et godt stykke over 2000 volt. Selv om mange fysiske egenskaber hos både formstofmaterialet og det dielektriske væskeformige imprægneringsmiddel kan være medvirkende ved bestemmelse af det samlede systems imprægneringsevne, er formstoffets permeabilitet for væsken knyttet til opløseligheden af formstoffet i væsken. Dette forhold er blevet påvist ved en prøve, hvorved en vis mængde dielektrisk væskeformigt imprægneringsmiddel 144745 17 bestående af "PYRANOL"® 1499 indfyldes i en pose eller et hylster fremstillet af en ikke-porøs polypropylenfolie, og posen anbragtes i en ovn på en temperatur på ca. 75°C. Der jagttoges en gennemtrængning gennem posens bunddel ved at føre bunden af posen hen over et mikroskopglas i kontakt med dette. I de tilfælde, hvor den dielektriske væske havde gennemtrængt posen, frembragtes der en oversmøring af mikroskopglasset. Ved anvendelse af denne prøve er det blevet konstateret, at polypropylenfolien ikke gennemtrænges af den dielektriske væske af "PYRANOL" 1400 efter mange timers forløb ved stuetemperatur. En gennemtrængning kan først iagttages efter nogle få timers forløb, når systemets temperatur forøges til 75°C og derover.Since impregnation is important in preventing the occurrence of a corona discharge in a solid dielectric, the impregnation properties of the dielectric systems used in capacitors according to the invention are an important factor. For some applications, e.g. such that using high voltage power capacitors, corona starting voltages which are well over 2000 volts are required. Although many physical properties of both the resin material and the dielectric liquid impregnant can be instrumental in determining the impregnation ability of the overall system, the permeability of the resin to the liquid is related to the solubility of the resin in the liquid. This ratio has been demonstrated by a test whereby a certain amount of dielectric liquid impregnating agent consisting of "PYRANOL" ® 1499 is filled into a bag or sheath made of a non-porous polypropylene film and the bag placed in an oven at a temperature of ca. 75 ° C. Penetration through the bottom of the bag was chased by passing the bottom of the bag over a microscope glass into it. In the cases where the dielectric fluid had permeated the bag, an overgrowth of the microscope glass was produced. Using this test, it has been found that the polypropylene film is not permeated by the dielectric liquid of "PYRANOL" 1400 after many hours at room temperature. A penetration can only be observed after a few hours, when the system temperature is raised to 75 ° C and above.

Når en temperaturimprægnering kombineres med en trykpåvirkning, såsom en ydre trykpåvirkning eller en indre trykpåvirkning under opvarmning, opnås der en i det væsentlige fuldstændig imprægnering, således som det kommer til udtryk i form af corona-startspændingsværdier, som holder sig over 2500 volt for vanskeligt imprægner-bare enheder. I en stor tæt opviklet kondensator med det dielektriske system anbragt op til et ikke-porøst materiale, såsom en elektrodeme-talfolie, muliggør systemets grænseområder kun en begrænset adgang for det væskeformige dielektrikum til det dielektriske system, og det er af hensyn hertil, at det er ønskeligt at anvende tryk og temperatur for at frembringe en optimal imprægnering. Det er bemærkelsesværdigt, at virkningen af den dielektriske væske på den dielektriske folie både ved posegennemtrængningsforsøget og ved kondensatorimprægne-ringsforsøget med den dielektriske væske af "PYRANOL" 1499 afviger væsentlige ved stuetemperatur fra virkningen ved temperaturer mellem 75 og 85°C.When a temperature impregnation is combined with a pressure effect, such as an external pressure effect or an internal pressure effect during heating, a substantially complete impregnation is obtained, as expressed in corona starting voltage values which are above 2500 volts for difficult impregnation. -justable devices. In a large, tightly wound capacitor with the dielectric system disposed up to a non-porous material, such as an electrode metal foil, the boundary regions of the system allow only limited access for the liquid dielectric to the dielectric system, and for this reason it is desirable to use pressure and temperature to produce an optimal impregnation. It is noteworthy that the effect of the dielectric liquid on the dielectric film both in the bag penetration test and in the capacitor impregnation test with the dielectric liquid of "PYRANOL" 1499 differs substantially at room temperature from the effect at temperatures between 75 and 85 ° C.

Til illustration af de ensartede høje corona-startspændings-værdier, som fremkaldes i kondensatorer ifølge opfindelsen, imprægneredes tre opviklede foliekondensatorer på 40 kVAR med en opbygning svarende til en "omvendt sandwich", og som hver omfattede et papirlag med en tykkelse på 0,076 mm, anbragt mellem 0,012 mm polypropylenfolier med en dielektrisk væske bestående af "PYRANOL"® 1499, som indeholdt en ringe mængde af et stabiliseringsmiddel af epoxy-typen. Disse kondensatorer var 26,7 cm brede og havde en begyndel-ses-corona-startspænding på 750 til 1050 volt vekselspænding. Enhederne opvarmedes til 100°C i adskillige timer, og der opnåedes en i det væsentlige fuldstændig imprægnering, hvilket gav sig til kende ved corona-startspændingsværdier på over 3000 volt. Efter undersø- U4745 18 gelse af andre elektriske egenskaber genbestemtes corona-startspæn-dingsværdien. Resultaterne af dette forsøg er sammenfattet i tabel IV.To illustrate the uniformly high corona starting voltage values produced in capacitors according to the invention, three wound 40 kVAR film capacitors were impregnated with a "reverse sandwich" structure, each comprising a paper layer having a thickness of 0.076 mm. placed between 0.012 mm polypropylene foils with a dielectric liquid consisting of "PYRANOL" ® 1499 which contained a small amount of an epoxy type stabilizer. These capacitors were 26.7 cm wide and had a starting-to-corona starting voltage of 750 to 1050 volts alternating voltage. The units were heated to 100 ° C for several hours and a substantially complete impregnation was obtained, which was evidenced by corona initial voltage values above 3000 volts. After examining other electrical properties, the corona starting voltage value was re-determined. The results of this experiment are summarized in Table IV.

TABEL IVTABLE IV

Prøve nr. Begyndelses-corona- Corona-start- Gen kontrolleret startspænding spænding ef- corona-start- ter gennem- spænding varmning 1 1050 3100 3100 2 750 3050 3100 3 950 3100 3100Sample No. Initial corona- Corona start- Gene controlled start voltage voltage after corona start through voltage heating 1 1050 3100 3100 2 750 3050 3100 3 950 3100 3100

Den ekstremt høje corona-startspænding for disse kondensatorer sammen med den ensartethed, hvormed denne er blevet opnået, tages som et udtryk for, at der er tilvejebragt en i det væsentlige fuldstændig imprægnering. Et andet udtryk for, at en i det væsentlige fuldstændig imprægnering er blevet opnået, er, at de målte værdier for corona-startspændingen nærmer sig den slutværdi, som kunne forventes baseret på matematiske beregninger.The extremely high corona starting voltage of these capacitors together with the uniformity with which it has been obtained is taken as an indication that a substantially complete impregnation has been provided. Another indication that a substantially complete impregnation has been obtained is that the measured values of the corona initial voltage approach the final value which could be expected based on mathematical calculations.

De med "PYRANOL" 1499 imprægnerede polypropylenpapir-dielektrika er betydeligt mere modstandsdygtige overfor corona-beska-digelse end kendte imprægnerede papirdielektrika. Specielt har det vist sig, at prøvekondensatorer, som f.eks. af den art, som er vist i fig. 5, der udsættes for 300% overspænding (d.v.s. tre gange den angivne spændingskapacitet) i 30 sekunder, udviste en relativt ringe corona-beskadigelse og i realiteten forbedrede effektfaktorer. Disse prøvekondensatorer omfattede et med "PYRANOL" 1499 imprægneret polypropylen-papirdialektrikum. Kendte papir- og andre papir-form-stofkondensatorer, der til sammenligning undersøgtes på samme måde, viste en væsentlig forøgelse af effektfaktoren og en væsentlig corona-beskadigelse. Corona-beskadigelsen vurderedes i begge tilfælde ved at foretage en demontering og en visuel undersøgelse af de nævnte dielektrika.The "PYRANOL" 1499 impregnated polypropylene paper dielectrics are significantly more resistant to corona damage than known impregnated paper dielectrics. Specifically, it has been found that sample capacitors, e.g. of the kind shown in FIG. 5, exposed to 300% overvoltage (i.e., three times the specified voltage capacity) for 30 seconds, exhibited relatively minor corona damage and, in effect, improved power factors. These sample capacitors included a polypropylene paper dielectric impregnated with "PYRANOL" 1499. Known paper and other paper-mold fabric capacitors, which are similarly examined for comparison, showed a significant increase in the power factor and a significant corona damage. Corona damage was assessed in both cases by performing a disassembly and visual examination of the dielectrics mentioned.

Udover de faste dielektriske materialer og den dielektriske væske, hvormed førstnævnte er imprægneret, kan kondensatoren ifølge den foreliggende opfindelse omfatte utallige andre komponenter.In addition to the solid dielectric materials and the dielectric liquid with which the former is impregnated, the capacitor of the present invention may comprise numerous other components.

19 U474519 U4745

Det er specielt ofte ønskeligt at indføre en komponent, som skal virke som et stabiliseringsmiddel i kondensatoren. Almindeligvis er formålet med at have et stabiliseringsmiddel i systemet at neutralisere visse forureninger eller fremmedstoffer, som kan være til stede i eller som kan dannes i kondensatoren. Sådanne forureninger kan være katalysatorrester eller katalysatoraktivatorer eller -neutraliseringsmidler, som bliver tilbage fra formstofdannelsesreaktionen. En anden kilde for sådanne forureninger kan være nedbrydningsprodukter, som frembringes ved en kemisk reaktion, der fremkaldes af omgivelserne eller som er spændingsinduceret. Disse uønskede forureninger og fremmedstoffer har en ugunstig virkning på tabs- eller effektfaktoren for kondensatoren. Stabiliseringsmidler har vist sig at være yderst effektive til at stabilisere effektfaktoren for kondensatoren.It is especially often desirable to introduce a component which acts as a stabilizer in the capacitor. Generally, the purpose of having a stabilizer in the system is to neutralize certain contaminants or foreign substances which may be present in or which may form in the capacitor. Such contaminants may be catalyst residues or catalyst activators or neutralizers remaining from the resin-forming reaction. Another source of such contaminants may be degradation products which are produced by a chemical reaction induced by the environment or which are voltage induced. These undesirable contaminants and foreign substances have an adverse effect on the loss or power factor of the capacitor. Stabilizers have been found to be extremely effective in stabilizing the power factor of the capacitor.

Eksempler på stabiliseringsmidler er dipentendioxid og 1-epoxyethyl-3,4-epoxycyclohexan, som er nærmere omtalt i U.S.A. patenterne nr. 3.242.401 og 3.342.402. 1-epoxyethyl-3,4-epoxycyclo-hexan har specielt været anvendt i dielektriske væsker i mængder, som almindeligvis er fra mellem 0,001 og ca. 8,0 vægtprocent. Et foretrukket område er fra ca. 0,35 til 1,0 vægtprocent, hvor der som væskeformigt imprægneringsmiddel anvendes "PYRANOL" .Examples of stabilizers are dipentene dioxide and 1-epoxyethyl-3,4-epoxycyclohexane, which are more specifically described in U.S.A. patents Nos. 3,242,401 and 3,342,402. In particular, 1-epoxyethyl-3,4-epoxycyclohexane has been used in dielectric liquids in amounts which are generally from 0.001 to about 0.000. 8.0% by weight. A preferred range is from approx. 0.35 to 1.0% by weight using "PYRANOL" as a liquid impregnating agent.

Et partikelformet uorganisk materiale, såsom aluminiumoxid, kan også anvendes som stabiliseringsmiddel.A particulate inorganic material such as alumina may also be used as a stabilizer.

En anden komponent, som ofte anvendes i kondensatoren ifølge opfindelsen, er et porøst dielektrisk ark, som er anbragt op til formstoffolien for at virke som en væge, gennem hvilken det dielektriske væskeformige imprægneringsmiddel ved kapillarvirkning kan trænge ind i det område, som falder sammen med kontaktområdet mellem det porøse dielektriske ark og formstoffolien. I en kondensator, hvor polypropylenfolien har et stort overfladeareal, er mindst ét sådant imprægneringslettende porøst lag fordelagtigt. Det er navnlig effektivt i f.eks. relativt store stramt opviklede kondensatorer, hvori der kræves en i det væsentlige fuldstændig imprægnering eller en ekstremt høj corona-startspænding.Another component commonly used in the capacitor of the invention is a porous dielectric sheet which is disposed up to the plastic film to act as a wick through which the dielectric liquid impregnating agent can, by capillary action, penetrate into the region which coincides with the contact area between the porous dielectric sheet and the plastic film. In a condenser where the polypropylene foil has a large surface area, at least one such impregnation-relieving porous layer is advantageous. It is particularly effective in e.g. relatively large, tightly wound capacitors requiring a substantially complete impregnation or an extremely high corona starting voltage.

Det anvendte porøse materiale er fortrinsvis kondensator-kraftpapir med en tykkelse, som ikke er større end 0,025 mm og fortrinsvis ca. 0,076 mm. Et sådant papir har en gennemslagsstyrke, som er relativt god sammenlignet med andre dlelektrika, selv om den er væsentligt mindre end for de fleste faste formstofmaterialer. Ydermere har det en relativt stor dielektricitetskonstant, som forbedrerThe porous material used is preferably condenser kraft paper having a thickness of no greater than 0.025 mm and preferably approx. 0.076 mm. Such a paper has a breakthrough strength which is relatively good compared to other dielectrics, although substantially less than for most solid plastics materials. Furthermore, it has a relatively large dielectric constant which improves

Claims (2)

144745 spændingsfordelingen i et sammensat system, således at en større del af spændingen placeres på formstofmaterialet med den større gennemslagsstyrke. Syntetisk formstof eller glasfiberpapir kan ifølge opfindelsen også anvendes som vægeelement. Det dielektriske væskeformige imprægneringsmiddels effektivitet med hensyn til at modificere de fysiske egenskaber for at forbedre imprægneringen og den heraf følgende imprægneringstype og imprægneringsgrad er blevet påvist ved forsøg, hvorved kondensatorer med dielektrika, der alene bestod af folier, idet de var sammensat af to 0,0081 mm polypropylenfolier, blev imprægneret med epoxymodifice-ret "PYRANOL" 1499. Lignende kondensatorer imprægneredes med en blanding af samme imprægneringsmiddel sammen med en anden dielektrisk væske, "PYRANOL"® 1478, i et forhold på 3 dele "PYRANOL"® 1499 pr. 1 del "PYRANOL" 1478. Sidstnævnte imprægneringsmiddel er en i handelen værende dielektrisk væske, som hovedsageligt består af trichlorbenzen. Medens kondensatorerne, der var imprægneret med "PYRANOL" 1499, havde corona-startspændinger pi mellem 400 og 1000 volts vekselspænding, havde kondensatorerne, som var imprægnerede med det blandede dielektriske væskeformige imprægneringsmiddel, corona-startspændingsværdier på over 1500 volt med vekselspænding, hvilket viser, at der var opnået en væsentligt forbedret imprægnering.144745 the stress distribution in a composite system so that a greater part of the stress is placed on the plastic material with the greater impact strength. Synthetic resin or fiberglass paper can also be used as a wetting element according to the invention. The efficiency of the dielectric liquid impregnating agent in modifying the physical properties to improve impregnation and the resulting impregnation type and degree of impregnation has been demonstrated by experiments whereby dielectric capacitors consisting solely of foils having two 0.0081 mm polypropylene films, were impregnated with epoxy-modified "PYRANOL" 1499. Similar capacitors were impregnated with a mixture of the same impregnating agent together with another dielectric liquid, "PYRANOL" ® 1478, at a ratio of 3 parts "PYRANOL" ® 1499 pr. 1 part "PYRANOL" 1478. The latter impregnating agent is a commercially available dielectric liquid consisting mainly of trichlorobenzene. While the capacitors impregnated with "PYRANOL" 1499 had corona starting voltages of between 400 and 1000 volts alternating voltage, the capacitors impregnated with the mixed dielectric liquid impregnant had corona starting voltage values exceeding 1500 volts, that a significantly improved impregnation had been achieved. 1. Elektrisk kondensator indeholdende et kondensatorhus, et heri tilstedeværende kondensatorelement og en dielektrisk væske, hvorhos nævnte kondensatorelement består af mindst et elektrodepar og et foiieformet syntetisk dielektrikum imprægneret med chloreret diphenylvæske, som eventuelt indeholder et stabiliserende tilsætningsmiddel, anbragt mellem elektroderne, kendetegnet ved, at det syntetiske dielektrikum består af en kvældet polypropylenfolie, fremstillet ved imprægnering af polypropylenfolien med en chloreret diphenylvæske og varmebehandling ved en temperatur på mellem 65° og 100°C i et tilstrækkeligt langt tidsrum til opnåelse af en fuldstændig imprægneret folie.An electric capacitor containing a capacitor housing, a capacitor element present therein and a dielectric liquid, said capacitor element consisting of at least one pair of electrodes and a foil-shaped synthetic dielectric impregnated with chlorinated diphenyl liquid, optionally containing a stabilizing additive, provided with the synthetic dielectric consists of a swollen polypropylene film prepared by impregnating the polypropylene film with a chlorinated diphenyl liquid and heat treatment at a temperature of between 65 ° and 100 ° C for a sufficiently long period of time to obtain a fully impregnated film. 2. Elektrisk kondensator ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der i den chlorerede diphenyl-forbindelse er opløst så meget polypropylen, som kan opløses under kvældningen.Electrical capacitor according to claim 1, characterized in that as much as polypropylene is dissolved in the chlorinated diphenyl compound which can be dissolved during swelling.
DK600366A 1965-11-18 1966-11-18 ELECTRICAL CONDENSER DK144745C (en)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US50852965A 1965-11-18 1965-11-18
US50852965 1965-11-18
US51324065A 1965-12-13 1965-12-13
US51324065 1965-12-13
US587835A US3363156A (en) 1966-10-19 1966-10-19 Capacitor with a polyolefin dielectric
US58783566 1966-10-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DK144745B true DK144745B (en) 1982-05-24
DK144745C DK144745C (en) 1982-11-22

Family

ID=27414376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK600366A DK144745C (en) 1965-11-18 1966-11-18 ELECTRICAL CONDENSER

Country Status (13)

Country Link
AT (1) AT315984B (en)
BE (1) BE689829A (en)
CH (1) CH526850A (en)
DE (2) DE1640188C3 (en)
DK (1) DK144745C (en)
ES (2) ES333462A1 (en)
FI (1) FI50916C (en)
FR (1) FR1502221A (en)
GB (1) GB1169038A (en)
NL (1) NL163048C (en)
NO (1) NO119544C (en)
SE (3) SE361551B (en)
YU (2) YU86869A (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4170665A (en) 1966-12-23 1979-10-09 Siemens Aktiengesellschaft Method of making impregnated electrical capacitor employing plastic foil dielectric
GB1252159A (en) * 1967-12-11 1971-11-03
US3522498A (en) * 1968-10-14 1970-08-04 Gen Electric Combination capacitor having a marginless metallized dielectric strip and a foil electrode
FR2124184B1 (en) * 1971-02-05 1975-01-17 Rhone Progil
US3900774A (en) * 1972-12-28 1975-08-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Oil-impregnated capacitor
JPS5213623B2 (en) * 1973-06-01 1977-04-15
DE2640685A1 (en) * 1975-09-10 1977-03-24 Mc Graw Edison Co METHOD OF TREATMENT OF AN ELECTRICAL DEVICE
FR2405547A1 (en) * 1977-10-05 1979-05-04 Charbonnages Ste Chimique PLASTIC DIELECTRIC FILM CAPACITORS AND THEIR MANUFACTURING PROCESS
DE102019121530A1 (en) * 2019-08-09 2021-02-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Capacitor system with a damping material with a predetermined damping and method for producing such a capacitor system

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB186950A (en) * 1921-04-13 1922-10-13 Hermann Plauson Manufacture of viscous oily compositions and treatment of waxes for use therein
DE687712C (en) * 1931-08-06 1940-02-03 Aeg Electrical insulating material containing chlorinated diphenyl
DE737731C (en) * 1936-02-04 1943-07-22 Aeg Insulation construction for electrical devices and apparatus
US2307488A (en) * 1938-05-03 1943-01-05 Gen Electric Electric capacitor
DE892486C (en) * 1942-11-27 1953-10-08 Siemens Ag Process for the production of impregnated electrical capacitors
GB601359A (en) * 1944-11-15 1948-05-04 British Thomson Houston Co Ltd Improvements in and relating to liquid hydrocarbon compositions
US2582200A (en) * 1949-08-16 1952-01-08 Monsanto Chemicals Compositions of matter comprising halogenated organic compounds
US2935668A (en) * 1951-01-05 1960-05-03 Sprague Electric Co Electrical capacitors
DE976509C (en) * 1951-04-14 1963-10-17 Bosch Gmbh Robert Self-healing electrical capacitor
CA573101A (en) * 1952-09-04 1959-03-31 W. Lewis Charles Liquid dielectrics and apparatus embodying the same
US2864982A (en) * 1952-12-17 1958-12-16 Gen Electric Electric capacitor
DE933402C (en) * 1952-12-17 1955-09-22 Gen Electric Electrical capacitor with coverings that are separated from one another by a plurality of dielectric layers
CH344135A (en) * 1954-12-21 1960-01-31 Bosch Gmbh Robert Self-healing electrical capacitor impregnated with an additional dielectric and method for its manufacture
DE1079203B (en) * 1957-03-16 1960-04-07 Bosch Gmbh Robert Self-healing electrical capacitor
NL97089C (en) * 1958-08-20
US3048750A (en) * 1959-02-13 1962-08-07 Sprague Electric Co Electrostatic capacitor
GB885016A (en) * 1960-08-31 1961-12-20 Telegraph Condenser Co Ltd Improvements in or relating to capacitors having composite dielectrics
DE1439070A1 (en) * 1961-04-12 1968-12-19 Siemens Ag Impregnated regenerative electrical capacitor
DE1197143B (en) * 1962-06-15 1965-07-22 Kalle Ag Electrically insulating plastic film
GB986950A (en) * 1962-09-14 1965-03-24 Gen Electric Electrical apparatus and dielectric material therefor
FR1405163A (en) * 1964-08-28 1965-07-02 Philips Nv Method for manufacturing coiled and impregnated electric capacitors comprising a plastic dielectric, and capacitors thus obtained
FR1409051A (en) * 1964-09-23 1965-08-20 Thomson Houston Comp Francaise Improvements to electric capacitors, their manufacturing process
FR1415157A (en) * 1964-11-18 1965-10-22 Thomson Houston Comp Francaise Improvements to electric capacitors

Also Published As

Publication number Publication date
NL163048B (en) 1980-02-15
DE1790253A1 (en) 1972-01-20
SE355689B (en) 1973-04-30
NO119544B (en) 1970-06-01
SE361551B (en) 1973-11-05
ES345875A1 (en) 1969-11-01
DE1640188C3 (en) 1981-10-08
NO119544C (en) 1976-04-06
YU33397B (en) 1976-12-31
DK144745C (en) 1982-11-22
GB1169038A (en) 1969-10-29
FR1502221A (en) 1967-11-18
YU86969A (en) 1976-06-30
YU86869A (en) 1982-02-28
CH526850A (en) 1972-08-15
FI50916C (en) 1976-08-10
AT315984B (en) 1974-06-25
NL6616148A (en) 1967-05-19
DE1640188A1 (en) 1972-03-02
SE7400554L (en) 1975-07-17
DE1640188B2 (en) 1974-05-09
ES333462A1 (en) 1968-03-16
FI50916B (en) 1976-04-30
NL163048C (en) 1980-07-15
BE689829A (en) 1967-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3363156A (en) Capacitor with a polyolefin dielectric
US3450968A (en) Electrical elements with impregnated dielectrics and insulators
Schneuwly et al. Breakdown behavior of oil-impregnated polypropylene as dielectric in film capacitors
DK144745B (en) ELECTRICAL CONDENSER
US2935668A (en) Electrical capacitors
US3987348A (en) Partially impregnated capacitor
DE60219305T2 (en) DIELECTRIC FLUIDUM
SE463121B (en) Electrical condenser with improved dielectric system
EP0058904B1 (en) Polyglycol dielectric capacitor fluid
US3221227A (en) Wound capacitor and method of making
US3754173A (en) Stabilized ester impregnated capacitor
US2864982A (en) Electric capacitor
US4097913A (en) Electrical capacitor having an impregnated dielectric system
US3619743A (en) Impregnated capacitor with all-film dielectrics and at least one foil electrode having a chemically produced pattern of passages for promoting impregnation
US3530561A (en) Impregnated dielectric systems
US4229777A (en) High voltage dual dielectric capacitor roll
US2790999A (en) Process for producing porous polytetrafluoroethylene film
USRE27823E (en) Impregnated polypropylene ptlm in a sealed housing
US4422962A (en) Polyglycol dielectric capacitor fluid
EP0104786A2 (en) Capacitor comprising metallized polypropylene film
FI66260C (en) ELCONDENSATOR OCH FOERFARANDE FOER DESS FRAMSTAELLNING
US4037298A (en) Method of making a partially impregnated capacitor
FI64023C (en) CONDENSER FOR FREQUENCY REARING
US3483452A (en) Capacitors with polypropylene film and liquid dielectrics
US4097912A (en) Electrical capacitor having an impregnated dielectric

Legal Events

Date Code Title Description
PBP Patent lapsed