FI75686B - Kantbelagd kondensatorelektrod. - Google Patents

Description

1 75686

Reunoistaan päällystetty kodensaattorielektrodi. Kant-belagd kondensatorelektrod.

Esillä olevan keksinnön kohteena on parannettu dielektri-nen, nestekyllästetty, rullalle kelattu sähkökondensaattori ja tarkemmin sanoen rullalle kelatut kondensaattorit, joissa käytetään korkean dielektrisen vakion omaavaa polymeeripinnoitetta elektrodikalvojen reunoissa rullan päissä tai reunoissa.

Valmistettaessa sähkökondensaattoreita, erityisesti sellaisia parannettuja tehokerroinkorjauskondensaattoreita, joissa käytetään pääasiallisesti polypropyleeniä olevia synteettisiä hartsikalvoja peruseristeenä, on törmätty useisiin estäviin sähköongelmiin. Nämä onqelmat liittyvät siihen, että kondensaattorit muodostuvat vuorottaisista ohuista elektrodikalvokaistoista ja synteettistä hartsi-kalvoa olevista kaistoista, jotka kelataan yhteen erittäin tiukasti rullan muotoon. Tämän jälkeen yksi tai useampia tällaisia rullia sovitetaan tiukasti kuoreen, joka täytetään dielektrisellä nesteellä rullan impregnoimiseksi. Johtuen yksikön tiukkuudesta ja kyllästysnesteen aikaansaamasta hartsikalvon paisumisesta muodostuu tavallinen ohut kerros dielektristä nestettä elektrodikalvon ja kalvokaistan välillä olevissa rullan reunoissa huomattavasti ohuemmaksi. Muista syistä on tämänhetkisenä käytäntönä käyttää näissä kondensaattoreissa alemman dielektrisen vakion omaavaa nestettä ja kun tämä ohut nestekerros joutuu erittäin suuren jänniterasituksen alaiseksi, tapahtuu käyttöhäiriöitä ja haitallisia ja myrkyllisiä koronapurkauksia. Tämä tilanne rajoittaa tehokkaampien ja hyötysuhteeltaan parempien kondensaat-toreiden kehitystä.

On havaittu, että yllä mainitut ongelmat voidaan ratkaista järjestämällä rullien päihin elektrodikalvon reunoihin ennalta määrättyihin kohtiin koronan vaimennuselimet.

2 75686

Koronan vaimennuselimet muodostuvat kalvon reunassa olevasta dielektrisestä pinnoitteesta tai päällysteestä ja tällöin saadaan aikaan kondensaattori, jolla on paremmat rasituksenkesto-ominaisuudet ja entistä parempi suorituskyky.

Keksintöä selvitetään seuraavassa tarkemmin viittaamalla oheiseen yksityiskohtaiseen keksinnön selitykseen ja piirustuksiin, joissa:

Kuvio 1 on liioiteltu poikkileikkaus aikaisemmin tunnetusta kondensaattorin rullaosasta, johon esillä olevaa keksintöä voidaan parhaiten soveltaa.

Kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaista rullaosaa purkissa tai kuoressa täydellisenä konensaattorina.

Kuvio 3 esittää pinnoitteen kuvion 1 mukaisen rullan kunkin kalvon toisessa kalvoreunassa, jolloin kalvot ovat toisiinsa nähden porrastetut.

Kuvio 4 esittää kuvion 3 mukaisen rullan muunnosmuotoa, jossa kapean tai sisään.iäävän kalvon molemmat reunat on pinnoitettu.

Kuvio 5 esittää keksinnön mukaisen yhdistetyn pinnoite/ taitettu-kalvojär.iestelyn erästä edullista suoritusmuotoa.

Kuviossa 1 on esitetty tyypillinen kondensaattorirulla 10, johon esillä oleva keksintö kohdistuu. Rullaan 10 kuuluu pari elektrodikaistoja 11 ja 12, jotka ovat tavallisesti alumiini- tai sinkkikalvoja ja lisäksi rullaan kuuluu vuorottaiset dielektriset kaistat 13, 14, 15 ja 16. Esillä olevaa keksintöä sovelletaan tai se liittyy erityisesti tunnettuun tekniikan tasoon ja tämänhetkiseen kaupalliseen synteettisen hartsikalvon 3 75686 käyttöön kaistoina 13, 14, 15 ja 16, jolloin tämä hartsi-kalvo voi olla esimerkiksi polypropyleenikalvo. Kaistat 11 - 16 kelataan yhteen rullan 10 muodostamiseksi, jossa rullassa esitetyllä tavalla on toistuva yhdistelmä pareja, joissa on elektrodikaistat ja niiden välissä dielektristen kaistojen parit.

Tyypillisen rullan korkeus voi vaihdella noin 2,54 cm:stä jopa yli 61 cm:iin ja sen paksuus voi olla pienimmän mitan kohdalta noin 1,26 cm - 2,54 cm. Elektrodikaistojen 11 ja 12 paksuus voi olla noin 5 - 5,25 μ ja dielektristen kaistojen 13 - 16 paksuus voi olla noin 8 - 15 μ.

Rullat 10 kelataan tavallisesti tiukasti pyöreän ydinosan ympärille, irroitetaan ydinosasta ja puristetaan tai litistetään sen jälkeen mekaanisesti kuviossa 1 esitettyyn muotoon. Rullan kelausvaiheen aikana on rullaan 10 työnnetty sähköiset puikot 17 ja 18 saamaan aikaan kontakti elektro-dikaistoihin 11 ja 12. Tämän jälkeen yksi tai useampia rullia 10 sijoitetaan sopivaan rasiaan tai kuoreen, jollainen monirullakondensaattori on esitetty kuviossa 2.

Kuviossa 2 on esitetty tyypillinen tehokertoimen korjaus-kondensaattori, kuten esimerkiksi 200 KVAR yksikkö, johon tämä keksintö soveltuu parhaiten. Tähän yksikköön kuuluu useita rullia 10, jotka on työnnetty metallikuoreen 19 ja kansi 20 on tiiviisti kiinnitetty kuoreen 19.

Kunkin rullan 10 väliotot 17 ja 18 on kytketty kannessa 20 oleviin napoihin 21 ja 22. Kanteen 20 kuuluu myös pako- ja täyttöaukko 23. Tämän jälkeen kuvion 2 mukainen kondensaattori tyhjökuivataan ja täytetään uudelleen aukon 23 kautta korotetuissa lämpötiloissa ja tyhjön alaisena dielektrisellä nesteellä, joka saatetaan olennaisesti täydellisesti kyllästämään rulla 10 ja sen dielektrinen tai eristävä hartsikalvo. Tällainen kyllästystä! impregnaatioprosessi on kuvattu yksityiskohtaisemmin 75686 US-patentissa 3,363,156, Cox, joka on siirretty esillä olevan keksinnön siirronsaajalle.

Viime aikoina on käytännöksi muodostunut käyttää hyväksi polypropyleenikalvoa yhtenä ainoana eristeenä elektro-dikalvojen välissä ja myös käyttää kyllästysnestettä, jolla on alhaisempi dielektrinen vakio, esimerkiksi 2,0 - 3,0 verrattuna yli noin 5,0 olevaan dielektriseen vakioon, joka liittyi aikaisemmin käytettyihin kloorattuihin difenyylinesteisiin. On havaittu, että tämä yhdistelmä muodostaa monissa tapauksissa voimakkaan ja määrältään suuren koronapurkauksen samalla, kun dielektrinen järjestelmä hajoaa ja huononee kalvon reunoissa entistä voimakkaammin heikentäen kondensaattoria.

Vaihtoehtoisesti rullan reunakorona on tässä keksinnössä kuvattu sinä koronailmiönä, joka voi tapahtua tavallisissa kynnysarvoissa, mutta jonka voimakkuus suurenee nopeammin kuin aikaisemmin tunnetuissa yhdistelmissä. Joissakin koeolosuhteissa, joissa pitää säilyttää erittäin suuria koronapurkausjännitteitä suhteellisen pitkiä ajanjaksoja, koronapurkaus muodostuu rajoittavaksi tekijäksi. Kalvon reunakorona rajoittaa kondensaattorin muuten käytettävissä olevien sähköjännitekykyjen edelleen kehittämistä, koska jännitteitä rullan sisäosissa voidaan turvallisesti lisätä ja kalvon reunan jännitteitä ei voida lisätä johtuen koronapurkauksesta.

Elektrodikalvokaistat on tavallisesti leikattu suuremmasta arkista tai levystä ja vaikka kalvon reunat ovatkin näennäisesti tasaiset, niissä on suuri määrä epäsäännöllisyyksiä ja teräviä reunaulokkeita kalvon koko pitkittäis-reunojen mitalta. Kaikki terävät ulokkeet tai epäsäännöllisyydet teoreettisen tasaisesta reunasta ovat pisteitä, joissa on erittäin suuri jänniterasitekoostuma sähkökentässä. Jotkut näistä terävistä reunoista kuluttavat ja tunkeutuvat pehmeämpään dielektriseen synteettiseen 5 75686 hartsiin ja heikentävät eristeen dielektristä lujuutta tässä kohdassa. Tässä kohdassa tapahtuva koronapurkaus johtaa eristeen nopeaan huononemiseen. Muissa kohdissa kalvolla korkeamman dielektrisen vakion omaavien nesteiden ympäröidessä kalvon reunaa kehittää dielektrinen polypropyleeni enemmän sähköistä rasitetta. Alemman dielektrisen vakion nesteillä neste siirtää enemmän tätä rasitetta tai jännitettä, joka alkaa katketa sähköisesti ja kemiallisesti. Tämä katkeaminen tai häiriö syövyttää dielektrisiä materiaaleja ja vapauttaa kaasuja, jolloin dielektrisen järjestelmän murtuminen lisääntyy ja samalla lisäkorona heikentyy, jolloin tämä kierto johtaa kondensaattorin varhaiseen tuhoutumiseen.

Elektrodikalvon reunojen käsittely koronapurkauksen pienentämiseksi on tunnettu tällä alalla. US-patentissa 2,528,596 on esitetty polymeeripinnoitteen käyttö kalvon reunassa eristeen paksuntamiseksi huomattavasti kalvon reunassa ja tällä tavoin elektrodien välisen sähkökenttä-voimakkuuden vähentämiseksi tässä kohdassa. Kuitenkin nykyisin käytetyillä erittäin suurilla jänniterasituksilla, jotka voivat olla esimerkiksi yli 1000 volttia vierekkäisten kalvojen välissä olevaa 0,0025 cm paksua dielektristä materiaalia kohti ja usein lähes 1500 volttia tätä paksuutta kohti, muodostuu kalvon reunan epäsäännöllisyyksiin ja epätasaisuuksiin helposti koronaa riippumatta välimatkasta viereiseen kalvoon. Alemman dielektrisen vakion omaavat nesteet absorboivat enemmän sähköjännitettä kuin korkeamman dielektrisen vakion omaavat nesteet.

Tällöin lähinnä kalvoa oleva alemman dielektrisen vakion neste alkaa murtua ja saa aikaan lisääntyneen koronapurkauksen. Tämä jatkuu, kunnes kondensaattori on vahingoittunut korjaamattomaan tilaan. On tunnettua tasoittaa kalvon reunat huolellisella leikkauksella tai taittaa kalvon reuna pitkittäin, kuten on esitetty japanilaisessa patentissa 44-25410. Molemmat menetelmät ovat jossain määrin hyödyllisiä ajateltaessa suurimpien epätasaisuuksien 6 75686 eliminointia, mutta niillä ei saada aikaan tehokasta koronapurkausnestettä tai jatkuvaa koronasidontaa. Vain vähäinen kalvon reunan koronapurkauksen parannus saa aikaan huomattavia parannuksia kondensaattorin jännit-teensiirtokyvyssä.

On havaittu, että korkean dielektrisen vakion omaava hyvin ohut pinta tai päällyste ja suurella vaihtovirralla (AC) dielektrisesti luja materiaali kalvon reunassa yhdessä alemman dielektrisen vakion nesteen kanssa saa aikaan huomattavasti aikaisempaa paremman kondensaattorin, mitä tulee koro-napurkausvaimennukseen rullan reunassa. Itse asiassa saadaan vielä huomattavampi parannus päällystettäessä taitettu kalvon reuna, kuten selvitetään kuvioiden 3 ja 5 yhteydessä.

Kuviossa 3 on esitetty kondensaattorirulla 24, joka on samanlainen kuin kuvion 1 mukainen kondensaattorirulla 10 ja johon esillä olevaa keksintöä sovelletaan. Kuviossa 3 rulla 24 on esitetty osittain aukikelattuna, jolloin näkyy pari välimatkan päässä toisistaan olevia alumiini-kalvoelektrodeja 25 ja 26 ja välikaistat 27, jotka ovat dielektristä hartsikalvoa. Kondensaattoriyksikön tavallisessa käytössä on äärimmäisen vaikeata, jopa mahdotonta säilyttää kalvoreunat täsmälleen kohdakkain, jolloin muodostuu monia paljaita kalvoreunoja, joissa jännitykset ovat suuremmat kuin muilla alueilla johtuen ei-kohdakkain olevien elektrodien ja sähkökenttien luonteesta. Pien-jännitekondensaattoreissa tämä pieni suuntausvirhe ei aiheuta suuria ongelmia, mutta suurjännitekondensaattoreissa tilanne on toinen. Esimerkiksi kuvion 2 mukaisessa suur-jännitekondensaattorissa on eräs edullinen käytäntö siirtää toista kalvoa, tässä tapauksessa kalvoa 25 toisen kalvon suhteen. Tämä toimintatapa keskittää reunakorona-ongelman kalvon 25 alempaan tai peitossa olevaan reunaan 25 ja kalvon 26 reunaan 29. Tämän keksinnön mukaisesti 7 75686 pitkittäisreunojen 28 ja 29 molemmat puolet on päällystetty erittäin ohuella kerroksella tai kaistalla 30 korkean dielektrisen vakion omaavaa materiaalia, joka on edullisesti polymeerimateriaalia. Tämän pinnoitteen ainutlaatuisena tarkoituksena on korvata kyllästetyssä kondensaattorissa kalvoreunaa vasten oleva alhaisen dielektrisyysvakion omaava neste ohuella tai jopa ohuemmalla kerroksella polymeeriä, jolla on yhtä korkea tai jopa korkeampi dielektrisyysvakio ja dielektrisyyslujuus kuin dielektri-sellä kalvolla. Nestemäisellä kerroksella on vähemmän dielektristä murtumislujuutta kuin kiinteällä aineksella ja tällöin se on reunakoronaiärjestelmän heikko rengas. Toiseksi pinnoitteet tai päällysteet 30 tasoittavat tai peittävät reunan epätasaisuudet vähentäen vierekkäisten eristeiden fyysistä vahingoittumista ja eliminoiden pienimmät kaasumäärät, jotka voidaan vangita viereisissä eristeissä olevien näiden epätasaisuuksien ulokkeisiin. Polymeeripinnoite 30 muodostaa kalvolle korkean dielektrisyysvakion omaavan kyllästysaineen täyttäen raot ja peittäen epätasaisuudet ja sitä voidaan soveltaa taitettuihin kalvoihin samoinkuin yksinkertaisiin kalvoihin, jolloin tulokset ovat yllättäen edullisempia edellisten kohdalla.

Seuraavat esimerkit esittävät esillä olevan keksinnön mukaista käytäntöä.

Esimerkki I

Esillä olevan keksinnön käytöllä kondensaattoreissa saavutettavien etujen määrittelemiseksi rakennettiin kaksi sarjaa kondensaattoreita, jotka olivat kaikissa tärkeissä suhteissa identtisiä lukuunottamatta sitä, että nimikkeellä "päällystetty" esitetty sarja käsitti kondensaattoreita, joissa yksi kalvo oli yksinkertaisuuden vuoksi kokonaan pinnoitettu tai päällystetty polymeerillä. Polymeeri oli polyvinyylibutyraalia, jonka paksuus oli θ 75686 1,5 - 5,0 μ, keskimäärin noin 2,5 μ. Kalvo kastettiin liuokseen ja sen annettiin ilmakuivua noin 12 tuntia. Saatiin seuraavat sähkötestituloksetj

Koronalähtö.jännite

Vertailu 2,3 kv Päällystetty 4,5 kv

Yllä olevista tiedoista voidaan havaita, että vertailu-kondensaattoreiden korona-arvoissa on huomattava ero.

Tämä ero tulee yksinomaan kaivoreunojen pinnoitteesta.

Tämä pinnoite on kiinteä ja jatkuva kalvo, jossa ei ole olennaisia halkeamia tai reikiä ja joka kiinnittyy lujasti kelmuun. Se tasoittaa epätasaisuudet ja rosot ja muodostaa lujan dielektrisen esteen elektrodia vasten ja elektrodin ja alemman dielektrisyysvakion omaavan nesteen väliin. Pinnoite tai päällys voi peittää koko kelmun ja muodostaa siten ainoastaan osan kiinteästä dielektrisestä järjestelmästä tai se voi olla yksinomaan reunapinnoite. Useimmat koronaongelmat liittyvät kelmun reunoihin. Käytettäessä edullista reunapinnoitetta kelmun alku- ja loppupoikittaisreunat pitää myös päällystää tai suojata muuten sopivasti.

Keksinnön mukaisessa käytännössä kunkin kelmun reunat voidaan pinnnoittaa erinomaisin tuloksin. Saattaa kuitenkin olla riittävää pinnoittaa vain yhden kelmun molemmat reunat, jolloin silti saadaan aikaan huomattava parannus siihen nähden, että pinnoitetta ei olisi mukana lainkaan. Pinnoitettaessa yksi kelmu pitäisi kelmun olla alempi tai peitossa oleva kelmu, kuten kuviossa 4 on esitetty.

Kuviossa 4 on kondensaattorirulla 31 samanlainen kuin kuvion 3 rulla 24. Kuitenkin yksi kalvo tai kelmu 32, joka on tässä sisäkelmu, on kapeampi kuin ulkokelmu 33 ja samankeskinen sen kanssa. Tämä merkitsee sitä, että kelmun 32 molemmat pitkittäisreunat 34 ja 35 ovat g 75686 välimatkan päässä ulkokelmun pitkittäisreuno.ien sisällä. Johtuen tästä kelmu- tai kai voreuno.i en välimatkasta alemmat tai sisemmät kelmureunat 34 ja 35 ovat ne reunat, joissa on korkein jännite ja tästä syystä ne ovat pääasiallisia käsittelyalueita. Keksinnön eräässä suoritusmuodossa pinnoitetaan tai päällystetään sisemmän kelmun reunojen 34 ja 35 molemmat puolet kaistalla tai kerroksella 36. Esitetyllä tavalla on reunapäällystyksessä välttämätöntä päällystää ainoastaan kelmun äärimmäinen reuna huomattavan hyvän koronasuojauksen aikaansaamiseksi. Laajempi pinnoite ei kuitenkaan ole haitallinen. On havaittu, että ainakin noin 0,62 cm ulkoreunasta sisäänpäin ulottuva pinnoite on tyydyttävä. Yksinkertaisuussyistä jotkut reunapäällys-tysmenetelmät toimivat tehokkaammin leveämmillä levitys-alueilla, itse asiassa esillä olevassa tapauksessa ei olisi haitallista, vaikka koko pinta päällystettäisiin.

Kuvatulla tavalla saa reunapäällyste tai pinnoite aikaan yllättävän ja tehokkaan parannuksen siinä mielessä, että se korottaa koronakynnystä tietyssä kondensaat-torirakenteessa. Keksinnön mukaista pinnoitetta ei pääasiallisesti käytetä paksuntamaan dielektristä kerrosta tai eristettä kelmun tai kalvon reunassa ja siten pienentämään kentän voimakkuutta. Pinnoitetta käytetään korottamaan koronan kynnysarvoa tai vaimentamaan korona paitsi olemassa olevassa kentän voimakkuudessa myös siten, että vaimennus on tehokas erittäin suurten kentän voimakkuuksien läsnäollessa. Tavallisesti pinnoitettu reuna lisää kenties jopa noin 15 S dielektrisen eristeen paksuutta ja tämä voi aiheuttaa ainakin 15 % koronajännitteiden lisäyksen.

Yllä kuvatun paksuuden perusteella esillä olevan keksinnön mukainen pinnoite lisää ionisaatiojännitettä yli 15 % samalla kun pääasiallinen vaikutus tai teho saavutetaan keksinnön sillä näkökulmalla, että alemman dielektrisyys-vakion omaava neste kelmureunassa korvataan korkeamman dielektrisyysvakion omaavalla pinnoitteella, joka puolestaan on korkeampi kuin synteettistä hartsia olevan dielektrisen 75686 järjestelmän. Keksinnön mukaisen pinnoitteen pääasiallinen tarkoitus ei ole saattaa kelmuja kauemmaksi toisistaan ja tästä syystä pinnoite voi olla mahdollisimman ohut rullan reunapaksuuden pitämiseksi vähäisenä.

Maksimi koronaparannus saavutetaan tämän keksinnön mukaisesti silloin, kun pinnoite yhdistetään taittokelmumene-telmään. Tämä menetelmä tai toimintatapa on parhaiten esitetty kuviossa 5. Kuvio 5 kuvaa reunasta päin konden-saattorirullaa 37, joka on samanlainen kuin kuvion 4 mukainen rulla 24 esittäen parin dielektrisiä hartsikaistoja 3B ja 39 kelmukaistojen 40 ja 41 välissä. Samoinkuin kuviossa 3 voi kondensaattorirullaelektrodin kelmu olla kohdakkain, sisennettynä tai porrastettuna, mutta yksinkertaisuuden vuoksi se on esitetty sisennettynä kelmuna. Kelmun 40 alempi tai sisennetty reuna on taitettu mekaanisesti itsensä päälle, jolloin muodostuu tasaiset ja pyöristetyt reunat 42 ja 43. Kelmun taiton tarvitsee muodostaa ainoastaan noin 0,25 taitto syvyyden tai leveyden kannalta. Taitettu kelmu itsessään parantaa huomattavasti kondensaattorin koronapurkausarvoja. On kuitenkin havaittu, että tämän keksinnön mukainen pinnoite, jolla on korkeampi dielektrisyysvakio ja suurempi vaihtovirran (AC) dielektri-syyslujuus kuin nesteellä, voi huomattavasti parantaa ta ittokelmutekniikkaa. Toisinaan kelmureunan pinnoite ei mitätöi tai korvaa kaikkia teräviä reunoja ja joitakin näistä terävistä reunajännitepisteistä säilyy sellaisenaan huolimatta päällystyksestä. Taitettu kelmu sijoittaa nämä terävät reunat alemmaksi tai sisemmäksi kelmuun keskijännitysten alueelle ja tästä seuraa välitöntä etua. Eräässä esillä olevan keksinnön mukaisessa toimintatavassa päällystettiin kelmuelektrodi toisen pitkittäis-reunan toiselta puolelta ja kelmu taitettiin ympäri pinnoitteen jäädessä ulkopuolelle. Pinnoite oli ultra-violettikatalysoitua epoksidimateriaalia, joka oli neste-muodossa ja levitettiin kelmun reunaan teloilla.

11 75686 Tämän jälkeen epoksidipinnoitettu reuna ohjattiin ultra-violetti säteily järjestelmän läpi epoksidin kovettamiseksi kiinteäksi. Kovetuksen jälkeen epoksidi on riittävän taipuisaa, joten pinnoitettu reuna voidaan tämän jälkeen mekaanisesti taittaa itsensä päälle siten, että täysi epoksidipinta jää näkyviin. Käytetty epoksidi oli kaupallisesti saatavissa olevaa epoksidia 3,4-epoksi-sykloheksyylimetyyli-3, 4-epoksi-sykloheksaani-kar-boksylaattia, joka tunnetaan tavaranimikkeellä Unox 221. Muitakin epoksideja voidaan käyttää ja niistä esimerkkinä voidaan mainita 1-epoksietyyli-3-4 epoksisyklo-heksaani.

Useita kondensaattoreita koottiin yksiköiksi, jotka kondensaattorit olivat muuten samanlaisia paitsi, että niiden elektrodikelmurakenne erosi toisistaan ja suoritettiin koronavertailu ja vahvistus. Tiedot on esitetty seuraavassa esimerkissä;

Esimerkki II

Valmistettiin useita toimivia ja olennaisesti samanlaisia kondensaattoreita yleisesti ottaen kuvion 1 mukaisen rakenteen mukaisesti ja niiden tuloksia vertailtiin käytettäessä esillä olevan keksinnön suoritusmuotoja.

Näissä kondensaattoreissa oli toisistaan erotetut, 5 u paksut alumiinikelmut ja polypropyleenikalvokaistojen paksuus oli 60. Pinnoitemateriaalaina olivat akrylaatti-formulaatio, jonka dielektrisyysvakio oli 5,9, akryloitu uretaani, jonka dielektrisyysvakio oli 5,1 sekä UV-kata-lysoitu epoksidi, dielektrisyysvakio 3,9. Kaikissa tapauksissa dielektrinen nestemäinen kyllästysaine oli fenyyliksylyylietaani (PXE). Pelkkä kelmu tarkoittaa suoraa tai taittamatonta kelmua, jossa ei ole pinnoitetta. Pinnoitettu pelkkä kelmu on yksinkertainen kelmu, josta on ainoastaan reunat päällystetty. Taitettu kelmu tarkoittaa kuvatulla tavalla taitettua yksinkertaista kelmua ja 75686 12 pinnoitettu taitettu kelmu tarkoittaa yksinkertaista pinnoitettua kelmua, joka on taitettu. Näiden pinnoitteiden keskipaksuus oli noin 3,75 ju. Verta ilutulokset on esitetty seuraavassa taulukossa. DIV on purkauksen alkujär.nite eli koronan lähtöjännite ja DEV on purkauksen sammutusjän-nite eli koronan sammutusjännite. Nämä yksiköt laskettiin 1400 volttina ja koejännitteet olivat 2 - ja 2-1/4 kertaa laskettu jännite.

Tulokset

Katkos Voltit DIV (kv) DEV (kv) Aika/min. AC_

Pelkkä kelmu 2,6 1,9 5,6 3200

Pinnoitettu pelkkä kelmu 3,0 2,3 6,4 3200

Taitettu kelmu 3,1 2,4 2,5 3500

Pinnoitettu taitettu kelmu 4,0 2,9 £28,0 3500 Näistä arvoista voidaan nähdä, että pelkästään pinnoitettu kelmu vastaa suunnilleen taitettua kelmua. Pinnoitettu taitettu kelmu on kuitenkin aivan ylivoimainen verrattuna kaikkiin muihin, sillä sen odotettavissa oleva käyttöikä on ainakin 10-kertainen. Tämä voidaan johtaa kondensaattorin taloudellisuuteen, mikä osoittaa sen, että vähemmän materiaalia voidaan jännittää entistä enemmän tai että kondensaattorin suurjännitteen kesto-ominaisuudet muodostuvat selvästi paremmiksi. Päällystetyillä reunoilla varustetut kondensaattorit eivät pettäneet. Pelkällä kelmulla varustetut kondensaattorit pettivät kelmun reunoista.

Useita erilaisia pinnoitteita tai päällysteitä voidaan käyttää keksinnön yhteydessä ja näihin kuuluu sekä hartsi että ei-hartsidielektriset materiaalit. Edullisesti pinnoite on kiinteää polymeeriä, joka kerrostetaan kelmuun käyttämällä ultraviolettikerrostusta, plasmapäällystystä tai hohtopurkauspinnoitusta. Viimeksi mainitussa menetel- 13 75686 mässä voidaan kerrostaa hyvin ohuita polymeeripinnoitteita, alle noin 1000 Angströmiä siten, että muodostuu erittäin yhtenäiset, hyvin ristisidotut polymeerikerrokset, jotka kestävät liuotinta ja ovat erittäin hyvin nesteitä läpäisemättömiä. Pinnoite voidaan kerrostaa monomeerikaasusta hohtopurkauksen läsnäollessa. Muuttamalla monomeeri voidaan pinnan kemiaa ohjata ja valvoa. Tällaisilla pinnoitteilla on erinomaiset tarttumisominaisuudet alu-miinikelmuun. Kuvattua hohtopinnoitetta voidaan myös käyttää kokonaisten kelmukaistojen päällystämiseksi estetarkoituksiin. Pinnoitteessa ei ole huokosia ja se on poikkeuksellisen kestävä johtuen ristisitoutumisesta, joka tapahtuu tässä prosessissa. Käytettäessä alumii-nikelmuelektrodeja hohtopurkauspinnoite voi parantaa kostuvuutta ja muodostaa esteen kaasuvuodoille. Keksinnön mukaisen pinnoitteen pitää jatkua ja olla yhtenäinen pitkin kelmun reunaa ja molemmilla puolilla riittävään syvyyteen. Tämän pinnoitteen tai kerroksen mikä tahansa huokonen, reikä tai epätasaisuus muodostaa koronaongelma-alueen. Muita pinnoitemenetelmiä ovat polymerointi, pyyhkiminen ja kastaminen, suulakepuristus sekä myös kemialliset, sähkökemialliset ja mekaaniset prosessit. Tällaisia pinnoitteita ovat polykarbonaatit, polyesterit, polytioleenit ja polyeetterit. Pinnoite voi olla myös epäorgaaninen pinnoite, esimerkiksi ohut alumiinioksidi-pinta, joka on muodostettu hapetusprosessilla tai sitten joku muu epäorgaaninen kerros, joka on muodostettu haihduttamalla, ruiskuttamalla tai jollakin muulla sopivalla menetelmällä.

Keksinnön mukaisen pinnoitteen dielektrisyysvakio pitäisi olla yhtä suuri tai korkeampi kuin nesteen ja kiinteän dielektrisen eristeen. Itse pinnoite ei ole osa tavallista kiinteää dielektristä järjestelmää tai kondensaattoria.

Sen päätehtävänä on reunakäsittelynä tasoittaa ja peittää leikatuissa kelmureunoissa esiintyvät epäsäännöllisyydet ja syrjäyttää alemman dielektrisyysvakion omaavat nesteet 14 7 5 6 8 6 suuren jännitteen alaisista kelmureunoista.

Esillä olevan keksinnön avulla saavutetut edut mahdollistavat sillä tavoin entistä paremman kondensaattorin, että laitteen käyttöala on laajempi, sen käyttöikä on pidempi ja se on taloudellisempi. Päällystetyt taitetut kelmuelektrodit korottavat esimerkiksi koronajännitteen lähtöarvon niin korkeaksi, että kondensaattorin jännitearvoa tai nimellisjännitettä voidaan suuresti korottaa. Tämä merkitsee sitä, että nimellisjännitteen tai jännitearvon lisäystä tukee pinnoitteen lisäys. Vaihtoehtoisesti kiinteään dielektriseen eristeeseen kohdistuvaa rakenne-jännitettä voidaan korottaa noin 20 - 40 % ja saavuttaa parempi kapasitanssi tai kondensaattori voidaan tehdä pienemmäksi.

Keksinnön mukaista pinnoitetta voidaan modifioida erityisten koronava1vontatarpeiden mukaisesti. Pinnoite tehdään esimerkiksi maksimikorona-alueille. Edelleen pinnoite tai osia siitä voidaan saattaa sähköisesti puolijohtavaksi täyttämällä polymeeri johtavilla tai puolijohtavilla osasilla, kuten hiilellä, tai se voidaan kerrostaa puo-lijohtavaan muotoon siinä määrin, että jännitteitä voidaan tasoittaa. Edelleen pinnoitteen pitäisi olla mahdollisimman ohut ja jatkuvasti tasainen rullan reunojen liiallisen paksuuden välttämiseksi. Tyypillinen paksuus voi olla noin 0,12 - 0,25 μ, vaikkakin jopa noin 5 μ paksuus on käyttökelpoinen.

Tämä keksintö kohdistuu pääasiallisesti kondensaattoriin, joka on korkeajännitevaihtovirtatehokertoimen korjauskon-densaattori. Tällaisten kondensaattoreiden jännitearvot tai nimellisjännitteet vaihtelevat 660 voltista jopa 25.000 volttiin. Tämä kondensaattori käyttää ainoastaan synteettistä hartsikalvoa tai kelmuadielektrisenä eristeenä ja kalvoa rasitetaan sähköisesti jopa noin 1000 volttia per mil paksuus (40 volttia/VO. Nämä kondensaattorit 15 75686 lasketaan kilovareissa (Kl/AR) noin 5 - noin 3 - 400.

Kyllästysnesteen dielektrisyysvakio on yhtä suuri kuin synteettisen hartsikalvon tai hieman suurempi. Polypro-pyleenikäIvon dielektrisyysvakio on esimerkiksi noin 2,2 ja kyllästysnesteen noin 2,75, kun taas yhden pinnoitteen vakio on noin 3. Juuri tämä positiivinen asteet-taisuus kuvattuun suntaan on tärkeätä keksinnön mukaiselle edulliselle kondensaattorille. Sopiva olisi myöskin dielektrisyysvakio, joka on yhtä suuri kuin dielektrisen hartsikalvon vakio. Voidaan myös käyttää dielektrisyys-vakioita, jotka ovat alhaisempia kuin hartsikalvon, mutta edut vähenevät tällöin.

Juuri kuvatun kaltaisessa tehokondensaattorissa on saavutettu jatkuvasti mitattuja koronapurkausarvoia noin 4000 volttia, mikä osoittaa tosiasiallisen perustan korottaa kondensaattorin käyttöjännitettä. Koronapurkauksen suuri arvo osoittaa sen, että tällaisille korkeajännitteille alttiina olemattomien kondensaattoreiden koronavoimakkuus ja siitä seurauksena oleva dielektrinen degradaatio myös huomattavasti vähenee.

Vaikka keksintöä on tässä selvitetty viittaamalla sen tiettyihin suoritusmuotoihin, ammattimies kykenee tekemään siihen monia muutoksia irtautumatta keksinnön todellisesta hengestä ja suojapiiristä. Tästä syystä oheisten patenttivaatimusten tarkoituksena on kattaa kaikki tällaiset muunnosmuodot ja variaatiot, jotka jäävät keksinnön todellisen hengen ja suojapiiriin puitteisiin.

Claims (6)

16 7 5 6 8 6

1. Sähkökondensaattori, johon kuuluu: a) kuori (19), b) ainakin yksi kuoressa oleva kondensaattorin rullaosa (10,24,31,37), c) dielektrinen neste, joka neste kyllästää kondensaattorin rullaosan (10,24,31,37) mainitussa kuoressa (19)? mainitun rul-laosan (10,24,31,37) käsittäessä pari välimatkan päässä toisistaan olevaa metailikelmuksistaa (11,12;25,26;32,33,40,41) ja välissä olevan dielektrisen materiaalin koostuen yhdestä tai useammasta kaistasta (14,15;27;38,39), mainittujen metallikel-mukaistojen ja välissä olevan dielektrisen materiaalin ollessa kelattuna yhteen rullan muotoon; ja ainakin yhden metallikelmukaistan reunan päällä on kapea kaista päällystemateriaalia (10,36), reunan molemmilla puolilla, tunnettu siitä, että mainittu kapea kaista on olennaisesti tasainen, ehjä ja jatkuva polymeerimateriaalikerros, jonka dielektrisyys-vakio on vähintään yhtä suuri kuin mainitun dielektrisen nesteen, jonka dielektrisyysvakio on alle kolme, mainitun kapean kaistan (30,36) paksuuden ollessa alueella 1.25 - 6.25 pm ja leveyden ollessa vähemmän kuin 1.27 cm, kunkin metallikelmukaistan paksuuden ollessa vähemmän kuin 6.25 pm, ja mainitun välissä olevan dielektrisen materiaalin kaistojen (14,15;27;38,39) muodostuessa synteettisestä hartsista.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kondensaattori, tunnettu siitä, että dielektrisen kaistan dielektrisyysvakio ja dielektrisyyslujuus on suurempi kuin nesteen.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kondensaattori, tunnettu siitä, että polymeeri (30,36) on kovetettu polymeeri.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kondensaattori, tunnettu siitä, että dielektrisen pinnoitteen (30,36) 17 7568 6 dielektrisyysvakio on korkeampi kuin nesteen tai dielektrisen kaistan (14,15;27;38,39).

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kondensaattori, tunnettu siitä, että yhden kelmun (32) molemmat pit-kittäisreunat (34,35) on päällystetty ja molemmat mainitut päällystetyt pitkittäisreunat (34,35) ovat peitettyjä reunoja ja/tai kunkin kelmun toinen pitkittäisreuna on päällystetty ja reunat ovat peitettyjä reunoja.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kondensaattori, tunnettu siitä, että mainittu kapealla pinnoitekais-talla varustettu reuna on U-muotoon taitettu reuna (42,43), ja pinnoite on ainoastaan U-muodon ulkosivulla. 75686