NO153278B - Elektrisk kraftkondensator. - Google Patents

Abstract

Kraftkondensator og fremgangsmåte til å frem-stille stablede kondensatorseksjoner (22) i en beholder hvor seksjonene består av viklede elektrodefolier og dielektriske lag, og hvor i det minste den ene elektrodefolie har ombrettede kanter (20), som gir større tykkelse i dette parti av seksjonen. Viklingsstrekket er tilstrebet løst, men tilstrekklig til å. gi tilstrekkelig kontakttrykk mellom elektrodefolien og ledende strimler (34) som er lagt inn i viklingen. De stablede seksjoner har mellom seg i partiene med ombrettede kanter et eller flere ark (40) materiale som presser viklingene sammen og sikrer tilstrekkelig kontakttrykk, men påvirker ikke impregnerings-væskens funksjon i hele seksjonen.

Description

Oppfinnelsen angår en elektrisk kraftkondensator av den art

som angitt i innledningen til krav 1, samt en fremgangsmåte for fremstilling av en fluidum-impregnert elektrisk kraftkondensator av den art som angitt i innledningen til krav 4.

En kraftkondensator omfatter vanligvis en enkelt beholder med

et antall kondensatorseksjoner som er innbyrdes forbundet parallelt og/eller i serie for å oppnå den ønskede kapasitet.

I vanlig praksis blir kondensatorseksjonene hver for seg viklet av dielektrisk materiale og elektrodefolier på en dor. Under viklingen blir ledende strimler lagt inn i berøring med elektrodefoliene slik at de ved kontakttrykk med elektrodefoliene danner forbindelse mellom seksjonene. Det kreves et visst minimalt trykk eller kraft under viklingen av seksjonene for å tilveiebringe pålitelig elektrisk kontakt mellom de ledende strimler og de tilhørende elektrodefolier.

Det er fra japansk Utility Model nr. 8.917/1969 kjent at øket elektrisk strekk kan oppnås hvis i det minste den ene elek-trodef olie har opprettede kanter. Fordelaktig anvendelse av denne teknikk er oppnådd særlig i kombinasjon med en andre bredere elektrodefolie uten ombrettede kanter. Ved praktisk fremstilling av slike kondensatorer har det imidlertid vist seg enkelte problemer som følge av dimensjonsvariasjoner som oppstår på tvers av lengden av de viklede seksjoner.

Det har vært foreslått elektroder med folder i kantene slik at seksjonens tykkelse forblir jevn, som f.eks. kjent fra japansk patentsøknad nr. 45-6359. Norsk utlegningsskrift nr. 148835 viser også en elektrisk kraftkondensator hvor en av elektrodefoliene har ombrettede kanter. Dette medfører en mere kompli-sert fremstilling i håndteringen av det ekstra foldede materiale, så vel som ekstra omkostninger for selve materialet.

US-patent nr. 3.085.183 viser ledende strimler i en konden-

sator som danner trykkontakt med elektrodeflåtene.

I foreliggende tilfelle gjelder de ombrettede kanter på elektrodefoliene som resulterer i en øket tykkelse over et kort stykke av elektrodekantene som f.eks. 9,5 mm på hver kant av en seksjon med en bredde på ca. 50 cm, dvs. fra ende til ende av den viklede seksjon, mens den mellomliggende del av seksjonen har bare enkel tykkelse av hver elektrodefolie.

Det er en stigende interesse for å tilvirke kondensatorer

med maksimal anvendelse av plastfilm som f.eks. polypropylen. I enkelte tilfeller blir en slik film anvendt som dielektrisk avstandsmateriale i kombinasjon med en eller flere lag konden-satorpapir. Kombinasjonen av film og papir har den ønskede fordel ved gjennomgående impregnering av hele seksjonen inkludert filmen, fordi papirlaget virker som veke som bringer isolasjonsvæsken til det indre av seksjonen. Samtidig som kondensatorene har en kombinasjon av film og papir, er det et økende ønske å øke kvantumet film i forhold til papir og fortrinnsvis unngå anvendelse av papir i det hele for å oppnå en kondensator bare med film for å minske dimensjonene og omkostningene sammenlignet med kondensatorer hvor det anvendes både film og papir.

Anvendelse av de ombrettede kanter gir størst kapasitet ved minst mulig dimensjoner av seksjonene. Når en kondensators dielektriske avstandsmateriale omfatter et forholdsvis stort kvantum film sammenlignet med papir, og særlig en kondensator bare med film, er det en praktisk ulempe som består i evnen til å oppnå den ønskede impregnering ved folier med ombrettede kanter.

Den ekstra tykkelse som skyldes de ombrettede foliekanter akkumuleres i viklingen, slik at det oppstår en vesentlig større tykkelse av seksjonen ved de ombrettede kanter, enn mellom disse. Det har vist seg at det ikke er noe å si på kondensatorer som har dielektrisk avstandsmateriale bestående av film, et lag papir og et lag film. Hvis man imidlertid ønsker kondensatorer med bare film som avstandsmateriale, vil en seksjon dannet på ovenfor beskrevne måte, vise seg å ha praktiske vanskeligheter. Hvis strekket i viklematerialet ble opprettholdt med bare film, slik som tidligere anvendt ved kondensatorer med film-papir-film, har det vist seg at den ferdige seksjon prøvet etter impregnering med overspenning,

har hatt noen feil. Når slike prøvede seksjoner har vært åpnet og undersøkt, har det vist seg at impregneringsvæsken ikke har nådd frem til alle deler av kondensatorseksjonen, og at særlige områder av filmen i nærheten av de ombrettede kanter er tørr og ikke impregnert tvers igjennom, og bærer tydelig skylden for de elektriske feil i disse partier.

Omhyggelig undersøkelse av et antall slike prøvede seksjoner

har ført til forståelse av at viklingsstrekket som påføres materialet under viklingen, var slik at materialet ved de ombrettede kanter var så stort at det skjedde en innsnevring som hindret impregneringsvæsken fra å trenge frem og nå alle partier av filmen. På bakgrunn av denne forståelse er det eksperimentelt fastslått at hvis strekket i lagene som vikles minskes i en grad slik at den dielektriske væske kan impregnere tvers igjennom, oppsto en svekkelse av sikkerheten for de innlagte ledende strimler i seksjonen for forbindelsene.

Følgelig var problemet å sikre at trykket på de ombrettede

kanter ikke måtte overskride det som tillot gjennomgående impregnering og at trykket samtidig var tilstrekkelig til å opprettholde pålitelig kontakt mellom de ledende strimler.

Ifølge oppfinnelsen blir ovenfor nevnte problemer løst ved en elektrisk kraftkondensator av den innledningsvis nevnte art hvis karakteristiske trekk fremgår av krav 1.

Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for fremstilling av

en væskeimpregnert elektrisk kraftkondensator av den art som angitt i krav 4 og hvis karakteristiske trekk fremgår av krav 4.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av underkravene.

Med fordel er problemet løst ved å vikle en kondensatorseksjon

på sådan måte at den er løs nok til å gi gjennomgående væske-

impregnering og avslutning av seksjonen på en slik måte at de ledende strimler holdes på plass, men ikke nødvendigvis med fasthet i seksjonen. Når så seksjonene stables tett sammen i en beholder for å danne den ferdige kondensator, anbringes et eller flere ark materiale mellom til hverandre grensende seksjoner dimensjonert slik at mellomrommene mellom fortykkel-sene som dannes av de ombrettede kanter fylles ut, og yter et tilleggstrykk på disse partier. Dette gjør det indre av seksjonene kompakte og et trykk utøves på en vesentlig del av de ledende strimler. De stablede seksjoner i den ferdige kondensator har således et trykk som er tilstrekkelig lett slik at den isolerende væske hovedsakelig fullstendig impregnerer de dielektriske lag også i nærheten av de ombrettede kanter og slik at trykket mellom elektrodekantene og de ledende strimler er tilstrekkelig stort i seksjonene til å gi nød-vendig kontakttrykk med de tilhørende elektrodefolier. Det økende trykk i de mellomliggende partier av seksjonen er ikke så stort at det påvirker impregneringen i disse partier uheldig.

En således fremstilt kondensator har vist seg å være en suksess, idet den opprettholder fordelen ved ombrettede kanter med hensyn til elektrisk påkjenning, ved at gjennomgående impregnering sikres i alle filmdeler samtidig som det sikres tilstrekkelig kontakttrykk for de ledende strimler.

Som nevnt ovenfor er oppfinnelsen særlig gunstig for kondensatorer med bare film som dieletrikum eller generelt med dielektrisk materiale med liten porøsitet sammenlignet med kondensatorer med papir dielektrikum.

I praksis vil det mellomliggende arkmateriale mellom seksjonene fortrinnsvis strekke seg over ca. 80-90% av avstanden mellom de oppbrettede kanter i seksjonene. Dette arkmaterialet består fortrinnsvis av hovedsakelig ikke sammentrykkbart materiale som f.eks. kartong eller stive plastark med en tykkelse på mellom 5 og 10% av tykkelsen av de viklede seksjoner.

Det vil fremgå av den følgende beskrivelse at hjelpemidler for selektiv sammentrykning av de midlere partier av seksjonene kan ha annen form enn arkmaterialet som er beskrevet ovenfor.

Oppfinnelsen skal nedenfor forklares nærmere under henvisning til tegningene. Fig. 1 viser skjematisk vikling av en kondensator og anbringelse av ledende strimler. Fig. 2 viser et tverrsnitt av delene i en kondensatorseksjon.

Fig. 3 viser et enderiss av en kondensatorseksjon.

Fig. 4 viser et sideriss av to til hverandre grensende

kondensatorseksjoner.

Fig. 5 viser en del av et enderiss av en kondensator ifølge

oppfinnelsen.

Fig. 1 viser en fremgangsmåte til vikling av en kraftkonden-satorseksjon. En dor 10 roteres for å vikle en første elektrodefolie El f.eks. av aluminium, et par dielektriske lag

Fl og F2 som f.eks. film av polypropylen, en andre elektrodefolie E2 f.eks. av aluminium, og to dielektriske lag av filmmateriale F3 og F4. En ledende strimmel 12 legges inn i trykk-kontakt med elektrodefolien El i den ferdige vikling. Et annet sted i seksjonen som ikke er vist, legges inn en ledende strimmel for kontakt med elektrodefolien E2.

I den ferdige vikling som skjematisk er vist i tverrsnitt på fig. 2, ligger de dielektriske lag Fl og F2 på den ene side av elektrodefolien El og mellom denne og elektrodefolien E2, mens de dielektriske lag F3 og F4 befinner seg på den andre side av elektrodefolien El mellom denne og elektrodefolien E2.

En typisk kondensatorseksjon kan ha ca. 100 vindinger av de

seks materialfolier (ca. 10 m lange) viklet rundt doren 10.

I denne utførelse har elektrodefolien El omfattende kanter 14, mens elektrodefolien E2 har rette kanter. Når den viklede seksjon 22 tas fra doren 10, er den ikke understøttet i sitt midtre parti og den flatklemmes til et tverrsnitt som er vist på fig. 3. Seksjonen 22 får en form som er vist på fig. 4

med en ujevn tykkelse som skyldes de ombrettede kanter 14

i hver ende av elektrodefolien El som antydet med 20. De ombrettede kantpartier 20 for seksjonene 22 er tykkere, avhengig av antall vindinger ganger tykkelsen av folien enn det mellomliggende parti 24 av seksjonen. Hvis viklingen har seks folier, vil tykkelsen av de ombrettede kantpartier 20 være ca. 16% større enn det mellomliggende parti 24.

Fig. 5 viser en del av en kondensator 30 med til hverandre grensende seksjoner 31, 32 og 33 med innbyrdes forbindelser 34. Ifølge oppfinnelsen blir viklingen utført slik at strekket i folien gir en løs nok struktur til at en impregneringsvæske som kondensatoren 30 fylles med i samsvar med vanlig praksis, fullt ut kan impregnere seksjonene inkludert partiene 20

i nærheten av de ombrettede kanter. For å sikre at de ledende strimler 34 ikke er løse og kan trekkes ut, er det mellom til hverandre grensende seksjoner i stabelen som vist på fig. 4 anbrakt en eller flere stykker arkmaterialer 40 mellom de ombrettede kantpartier 20, slik at de stablede seksjoner har denne ekstra kraft på de mellomliggende partier 24 i seksjonene 22 for å holde disse sammen og sikre fasthold av de ledende strimler 34.

Det har i praksis vist seg at når en seksjon vikles med denne grad av strekk for å sikre impregneringsmuligheten, minskes fastholdet av de ledende strimler. Ved imidlertid å stable seksjonene i samsvar med oppfinnelsen, vil det mellomlagte arkmaterialet 40 sikre fasthold av de ledende strimler 34.

En måte oppfinnelsen kan beskrives på er under henvisning til plassfaktoren. Plassfaktoren kan defineres som avstanden mellom aluminiumfolieelektrodene dividert med tykkelsen av det dielektriske materiale mellom elektrodefoliene. Hvis dette tall er større enn 1, vil det være noe hulrom i strukturen. Plassfaktoren kan ikke gjøres nøyaktig lik 1 i alle film-kondensatorer eller den dielektriske fasthet ved foliekantene hvor de ombrettede kanter gir dobbelt tykkelse vil'være uakseptabel lav på grunn av mangel på tilstrekkelig impregnering. Plassfaktoren kan gjøres for stor, men da vil trykket på kontaktstrimlene bli for lite og vil føre til feil i kondensatoren ved å forårsake kontaktlysbue. Ved praksisen ifølge foreliggende oppfinnelse er det oppnådd en forholdsvis stor grad av plassfaktor ved foliekantene og forholdsvis liten plassfaktor mellom disse. Dette har vist seg å være den mest effektive måte for å oppnå den best mulige plassfaktor uten at det settes for store krav til den som utfører arbeidet.

På den annen side vil anvendelsen av ekstra arkmateriale

i seksjonene tynnere enn den ombrettede elektrode, eller på annen måte behandle materialet for oppbygning av tykkelsen,

gi uønskede komplikasjoner ved fremstillingen og er ikke å anbefale. Anvendelse av en ombinding om hver seksjon enten for hver enkelt seksjon eller for flere, i det mellomliggende partiet 24 for å oppnå ekstra press, er mindre å foretrekke enn å anvende arkmaterialet mellom til hverandre grensende seksjoner fordi sistnevnte måte er hurtigere og enklere i anvendelse.

Claims (1)

1. Elektrisk kraftkondensator (30) innbefattende flere "kon-densatorseks joner (22) stablet sammen i en beholder med et sett elektrisk innbyrdes forbindelser (34) mellom seksjonene og terminaler som strekker seg gjennom beholderen til dens ytre, idet beholderen er beregnet til å oppta en isolerende fluidum som fyller mellomrommet rundt seksjonene og impregnerer seksjonene, idet hver av seksjonene innbefatter en kondensatorvikling innbefattende en første og andre folieelektrode (El? E2) med første og andre dielektriske sjikt (Fl; F2; F3; F4) på respektive sider av.elek-trodene, idet de dielektriske sjiktene hver innbefatter en eller flere filmsjikt, idet den første folieelektroden (El) har ombrettede kanter (14) slik at det oppstår en dobbelt tykkelse av den første elektroden i de viklede seksjonene ved de ombrettede kantene, hvor de elektriske forbindelsene mellom seksjonene innbefatter ledende strimler (12) anbrakt i seksjonene og som danner kun trykkontakt med filmelektrodene, karakterisert ved at den innbefatter innretning for minskning av trykkfor-skjellen på deler av de stablede kondensatorseksjonene som ellers ville resultere fra den ekstra tykkelsen på de første elektrodekantene, idet nevnte innretning innbefatter anbringelse av en eller flere stykker av arkmateriale (40) mellom til hverandre grensende seksjoner mellom elektrodekantene, hvilket arkmateriale er dimensjonert slik i forhold til sin sammentrykningsevne at de stablede kondensatorseksjonene påføres et trykk på elektrodekant-partiene som er tilstrekkelig svakt slik at det isolerende fluidumet praktisk talt fullstendig impregnerer de dielektriske lag i hele seksjonene og et trykk mellom elektrodekantene som er tilstrekkelig større til at de ledende strimler har tilstrekkelig kontakttrykk med sine tilhøren-de elektrodefolier. 2.

   Kondensator ifølge krav 1, karakterisert ved at de dielektriske lag består av filmmateriale med liten porøsitet. 3.

   Kondensator ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at arkmaterialet er av hovedsakelig usam-mentrykkbart materiale med en tykkelse på 5-10% av sek-sjons tykke ls en. 4.

   Fremgangsmåte for fremstilling av en fluidumsimpregnert elektrisk kraftkondensator (30) som har et antall stablede seksjoner (22) hver innbefattende flere lag med elektrode-foliematerialer (El og E2) og dielektrisk arkmateriale (Fl; F2; F3; F4), idet elektrodefoliemateriale (El) har en brettet kant (14) av øket tykkelse og det dielektriske arkmaterialet er av plastfolie, innbefattende vikling av laget med foliéelektrode og dielektrisk materiale for å danne en seksjon med ledende strimler i anlegg med hver av folieelektrodelagene, karakterisert ved at materialene strekkes under viklingen i en grad som muliggjør at påfølgende tilført fluidumimpregnering kan fullstendig impregnere materialet og at minst to seksjoner stables etter viklingen av disse hver for seg, grensende til hverandre i en beholder ved hjelp av trykkutøvende hjelpemidler mellom seksjonene mellom de ombrettede kanter for å øke trykket i disse partiene for å gi tilstrekkelig trykkontakt mellom elektrodefoliene og de ledende strimler, mens trykket ved de brettede kantedelene er tilstrekkelig lav for å tillate pålitelig fluidumsimpregnering.