SE451352B - Kraftkondensator omfattande atminstone ett lindat kondensatorelement - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 “ 451-352 dant antal Sfifömutfiašsband, som fordras för till- och avledning av elektrisk ström av avsedd storlek till kondensatorenheten. Ofta är antalet strömuttags- band litet och strömuttagsbanden anordnade med stora inbördes avstånd, så att de endast täcker någon procent eller mindre av längden.på varje metall- folie.

Enligt en känd, likaledes kommersiell modifikation av den ovan beskrivna kondensatorn är en metallfolie i kondensatorelementet utformad med vid kon- densatorns båda ändytor invikta kanter, medan en annan metallfolie där är utformad med ovikta kanter. Även kanterna i början och slutet av de pålin- dade folierna kan vara invikta, normalt tvärs foliernas längsriktning. Genom vikningen uppnår man förbättrade glimegenskaper, beroende på att en vikt kant blir relativt jämn och avrundad och utan vassa spetsar och oregelbundenheter, som kan förekomma på en kant som på vanligt sätt är skuren.

Enligt den föreliggande uppfinningen har det visat sig möjligt att markant förbättra glimegenskaperna hos en kondensator med lindade kondensatorelement, i vilka en metallfolie med en vikt kant och en metallfolie med ovikt kant är anordnade innanför kanten på polymerfilmerna vid en ändyta hos kondensator- elementet och strömuttagsband från metallfolierna är anordnade att skjuta ut utanför en eller båda ändytorna på kondensatorelementet. Förbättringen av glimegenskaperna åstadkommes med bibehållen eller med endast en försumbar ökning av kondensatorns tjocklek. I motsvarande grad som kondensatorns glim- egenskaper förbättras, förbättras dess prestanda och driftsäkerhet, vilka är beroende av glimegenskaperna.

Förbättringen åstadkommas enligt en utföringsform genom att den nämnda metall- folien med ovíkt kant vid ifrågavarande ändyta anordnas med sin kant vikt ut- efter de delar av sin längd som i kondensatorelementet bildar skikt närmast ett strömuttagsband som är anordnat i kontakt med metallfolien med den vikta kanten och som sträcker sig utanför nämnda ändyta. Eftersom denna vikning av den i övrigt ovikta kanten endast utföres i området omkring nämnda strömuttags- band och dessa strömuttagsband som nämnts tidigare är anordnade med stora in- bördes avstånd medför den begränsade vikningen endast en försumbar ökning av kondensatorelementets tjocklek, vilket är av stor betydelse. Sammanlagda längden av vikta delar utgör företrädesvis högst 15 % av den i övrigt ovikta metallfoliens totala längd. I Förbättringen utföres enligt en annan utföringsform genom att den nämnda 10 20 25 30 35 sj 451 352 metallfolien med ovikt kant vid kondensatorelementets ena ändyta anordnas med en vikt kant vid kondensatorelementets andra ändyta, att den nämnda metallfolien med vikt kant vid kondensatorelementets förstnämnda ändyta anordnas med en ovikt kant vid kondensatorelementets andra ändyta och att varje metallfolie är anordnad i kontakt med str muttagsband som från kon- densatorelementets inre skjuter ut utanför kondensatorelementets ändytor vid en ovikt kant på metallfolien.

Genom att anordna vikningen av metallfolierna och strömuttagsbanden på de angivna sätten säkerställes att ett strömuttagsband för en metallfolie vid den ändyta där det skjuter ut från kondensatorelementets inre, är omgivet av närbelägna skikt av den andra metallfolien, vilka är vikta.

En vikning av kanten hos ändarna i början och slutet av varje folie, dvs hos den först respektive den sist pålindade delen av varje folie, tvärs foliens längsriktning eller i annan vinkel med foliens längsriktning kan medföra en ytterligare förbättring av kondensators glimegenskaper.

Vad den föreliggande uppfinningen avser och vad som kännetecknar den framgår av patentkraven.

En möjlig förklaring till den genom den föreliggande uppfinningen upptäckta förbättringen av en kondensators egenskaper kan vara följande. Området om- kring det där strömuttagsbanden skjuter ut från en metallfolie i de beskrivna kända kondensatorerna kan ur glimningssynpunkt vara svaga punkter och dessa svaga punkter kan, trots den ringa del av metallfolíernas längd de täcker, vara avgörande för glimegenskaperna för hela kondensatorelementet, Dessa svaga punkter skulle enligt denna teori elimineras genom åtgärderna enligt uppfinningen.

Uppfinningen lämpar sig för användning i kondensatorer med polymerfilm och papper (av cellulosa) som fast dielektrikum, såväl som i kondensatorer med enbart polymerfilm som fast dielektrikum. Den förbättring av glimegenska- perna som uppnås enligt uppfinningen medger med bibehållna prestanda hos en kondensator användning av tjockare polymerfilmer än vad som annars skulle vara möjligt respektive med bibehållen tjocklek hos polymerfilmen användning av en kondensator vid en högre påkänning än vad som annars skulle vara möj-' ligt. Detta är av stor ekonomisk betydelse. Särskilt gäller detta för kon- densatorer med enbart polymerfilm som fast dielektrikum därför att friheten att välja tjocklek hos polymerfilmen för att uppnå optimala egenskaper hos 10 15 20 25 30 35 451 352 fl kondensatorn är av större betydelse för sådana kondensatorer än för konden- satorer i vilka papper ingår i dielektrikum.

Metallfolierna består företrädesvis av aluminiumfolier, men även folier av andra metaller, bl a koppar, är användbara. Metallfolier som i hela sin längd har vikta längsgående kanter är i kondensatorelementet företrädesvis anord- nade med sina kanter innanför kanter på metallfolier som i hela eller huvud- V delen av sin längd är anordnade med ovikta längsgående kanter. Strömuttags- banden kan med fördel vara av nämnda material. Metallfolier och strömuttags- band av konventionell tjocklek är användbara.

Polymerfilmen består företrädesvis av polypropen. Andra användbara polymerer i filmen är andra polyolefiner såsom polyeten, sampolymerisat av eten och propen och polymetylpenten, vidare polykarbonat, polyetylenglykoltereftalat och polyimid. Även polymerfilmen kan vara av konventionell tjocklek.

Uppfinningen skall förklaras närmare genom beskrivning av utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritning, i vilken figur 1 i perspektiv visar ett kondensatorelement enligt uppfinningen, delvis upplindat, figur 2 schema- tiskt i större skala och uträtat en del av ett kondensatorelement i omrâdet omkring ett strfimuttagsband, figur 3 och Ä schematiskt alternativa utföranden av kondensatorelement till det i figur 2 visade samt figur 5 en kondensator enligt uppfinningen i ett snitt vinkelrätt mot kondensatorelementens lindnings- axel.

Kondensatorelementet 10 enligt figur 1 är uppbyggt av två aluminiumfolier 11 och 12 samt av fyra polypropenfilmer 13, 14, 15 och 16 lindade i flera varv omkring en symmetriaxel till en cylindrisk kropp som sedan plattats till. Varje aluminiumfolie har i det exemplifierade fallet en tjocklek av 5-10/um och en bredd i ovikt tillstånd av 305 mm och varje polypropenfilm en tjocklek av 10-20/um och en bredd av 322 mm. Polypropenfilmerna är place- rade i en rak rad, dvs rakt utanför varandra från lindningsaxeln räknat i den i figur 1 visade positionen. Aluminiumfoliens 11 två kanter är beteck- nade 17 respektive 18 och aluminiumfoliens 12 två kanter 19 respektive 20.

Kanterna på varje polymerfilm är betecknade 21 respektive 22. Kondensator- u, elementets ändytor är betecknade 23 respektive 24.

Aluminiumfolien 11 är med sina kanter 17 och 15, som är vikta i foliens hela längd, anordnade innanför kanterna 21 respektive 22 på polymerfilmerna 13-16 vid kondensatorelementens båda ändytor 23 och 2H. Aluminiumfolien 12 är med sin kant 19, som är ovikt utefter huvuddelen av foliens längd, utefter 10 15 20 25 30 35 5 451 352 ovikta delar anordnad utanför kanten 17 på metallfolien 11, men innanför kan- ten 21 på polymerfilmerna vid kondensatorelementets ändyta 23. Kanten 20 på aluminiumfolien 12, som är ovikt utefter hela foliens längd, är belägen utan- för kanten 18 på metallfolien 11, men innanför kanten 22 på polymerfilmen vid kondensatorelementets ändyta 24. Aluminiumfolien 11 är anordnad i kontakt med två strömuttagsband 25 och 26 av aluminium, som skjuter ut utanför kon- densatorelementets ändyta 23. Aluminiumfolien 12 är anordnad i kontakt med två strömuttagsband 27 och 28 av aluminium, som skjuter ut utanför konden- satorelementets ändyta ZH. Även de sistnämnda banden 27 och 26 skulle med fördel kunna vara anordnade vid ändytan 23. Strömuttagsbanden är anordnade på stort inbördes avstånd i aluminiumfoliens längsriktning.

De närmast strömuttagsbandet 25 belägna delarna av kondensatorelementet 10 visas i figur 2 i större skala i uträtat tillstånd och med folierna för- skjutna från filmerna för att figuren skall bli tydligare. Den vikta randen vid kanten på metallfolien 11 är betecknad 29 och den vikta randen vid kan- ten 18 betecknad 30. Vikningen är gjord längs en linje i foliens längsrikt- ning och utefter foliens hela längd. Varje rand kan ha en bredd av t ex 3 mm. Avståndet mellan en kant 21 (22) på en polymerfilm och en vikt kant 17 (18) på metallfolien 11 är i det exemplifierade fallet 11-12 mm och avståndet mellan en kant 21 (22) på en polymerfilm och kanten 19 (20) vid en ovikt del hos metallfolien 12 är 8-9 mm. Uttagsbanden 25-28 är, såsom visas för bandet 25, lämpligen fixerade t ex punktvis genom pressning eller svetsning vid ett foliestycke 25a av aluminium (på analogt sätt för övriga band 26, 27 och 28) för att ge en större kontaktyta med respektive folie. Varje strömuttags- band kan ha en bredd av t ex 13 mm och en tjocklek av 100/um. Foliestycket 25a kan ha samma tjocklek som folierna 11 och 12, eventuellt vara tjockare.

Strömuttagsbanden med tillhörande foliestycken anordnas i kondensatorelementet vid lindningen av det genom att läggas in löst mellan ifrågavarande folier och filmer, således t ex uttagsbandet 25 med foliestycket 25a mellan folien 11 och filmen 15. Uttagsbandet 26 är anordnat på motsvarande sätt medan uttagsbanden 27 och 28 är anordnade mellan folien 12 och filmen 14.

I enlighet med den föreliggande uppfinningen är metallfolien 12 anordnad med en invikt kant 50 i de delar av foliens längd som år belägna i skikten 12a och 12b på ömse sidor om strömuttagsbandet 25. Endast den vikta kanten i skiktet 12a av folien 12 är synligt i figuren. I stället för att såsom i det i figuren visade fallet anordna två åtskilda vikta delar av folien 12 är det lämpligt att anordna endast ett sammanhängande vikt område med större 10 15 20 25 30 451_g_ 352 6 längd än hos ett varv av folien 12 så att vikta delar av denna folie anord- nas på båda sidor om strömuttagsbandet 25. I det exemplifierade fallet utgör _ sammanlagda längden av alla delar med invikt kant 50 10% av hela längden hos metallfolien 12. Den punktdragna linjen 51 markerar hur läget hos kanten 50 hos folien 12 skulle ha varit om kanten 50 inte skulle ha varit vikt. Bred- den på vikningen är 3 mm.

Kanterna i början och slutet av varje metallfolie kan vara vikt. Om kanten 45 på folien 11 eller kanten H6 på folien 12 skulle utgöra den första eller sista delen av respektive pålindad folie skulle den vara vikt längs en lin- je, som är vinkelrät mot eller som bildar en vinkel med foliens längsrikt- ning. Om nämnda linje är vinkelrät mot längsriktningen erhålles en vikt rand motsvarande de vikta randerna 29 och 30 men gående vinkelrätt mot dessa rander.

I figur 3 visas schematiskt en annan utföringsform av en del av ett konden- satorelement enligt den föreliggande uppfinningen. Enligt denna utförings- form har metallfolien 11 i hela sin längd en vikt kant 17 vid elementets änd- yta 23 men en ovikt kant 18a vid elementets ändyta 2U. Metallfolien 12 är vid kanten 19 liksom i det i figur 2 visade fallet anordnad med invikta delar endast i området omkring strömuttagsbanden 25 och 26 medan kanten i övrigt är ovikt. Metallfoliens 12 andra kant 20a är invikt i hela sin längd.

I figur 4 visas schematiskt ytterligare en annan utföringsform av en del av ett kondensatorelement enligt den föreliggande uppfinningen. Enligt denna utföringsform har metallfolien 11 i hela sin längd en vikt kant 17 vid ele- mentets ändyta 23 och en ovikt kant 18b vid elementets ändyta 2H. Metall- folien 12 har i hela sin längd en ovikt kant 19b vid elementets ändyta 23 och en vikt kant 20b vid elementets ändyta 24. Strömuttagsbanden 25b (och 26b) från metallfolien 11 skjuter ut vid den ovikta kanten 18b vid ändytan 24 och strömuttagsbanden 27b (och 28b) från metallfolien 12 skjuter ut vid den ovikta kanten 19b. Strömuttagsbandet 27b har markerats med en punktdragen linje, för att markera att det i verkligheten bör anordnas i kontakt med metallfolien 12 i ett skikt av denna metallfolie som är belägen på större avstånd från ström- uttagsbandet 25b än som visas i fig H. f!! Kondensatorn enligt figur 5 innehåller flera kondensatorelement 10. Mellan angränsande kondensatorlindor är mellanlägg 31 av polypropenfilm anordnade.

Endast två sådana mellanlägg är visade i figur 3. Hälften av kondensator- Q elementen är inbördes parallellkopplade till en grupp 32 och resterande 15 20 25 v 451 352 kondensatorelement parallellkopplade till en annan grupp 33, Dessa två grup- per är seriekopplade med varandra. De är isolerade från varandra med ett tjockare mellanlägg 3ü av polypropenfilm än mellanläggen 31. Inom varje grupp är strömuttagsbanden på ena sidan hos varje element via en säkring 35 kopplade till en samlingsskena 36 respektive 37. Under varje samlings- skena är en remsa 38 respektive 39 av polypropenfilm anordnad. Samlings- skenan 36 är förbunden med genomföringens 40 topp Q1. På motsvarande sätt är samlingsskenan 37 förbunden med toppen på en annan icke visad genom- föring av samma slag. På elementens baksida är strömuttagsbanden på bak- sidan på varje element förbundna med en för grupperna gemensam icke visad samlingsskena. Paketet av element är på alla sidor, alltså även på den visa- de framsidan och den icke visade baksidan, omgivet av en ytterisolation H2, som isolerar paketet från kondensatorbehållaren Ä3. Ytterisolationen består av en matta av fibrer av en polymer såsom t ex polyeten eller polypropen. Även om man undviker användning av material av cellulosa i kondensatorele- ment och i mellanlägg mellan dem kan man använda cellulosa, lämpligen då i form av presspan, i ytterisolationen eftersom den är lätt tillgänglig för torkning och därför inte nämnvärt fördröjer torkningen. Sedan torkningen avslutats tillföres genom öppningen ÄH en dielektrisk vätska, t ex en orga- nisk ester såsom dioktylftalat eller bensylneokaprat, eller ett klorerat kolväte såsom klorerad difenyl, försatt med lämplig stabilisator såsom t ex 1-epoxietyl-3,H-epoxicyklohexan, tills kondensatorn blir helt utfylld, var- efter öppningen NU tillslutes.

Uppfinningen har beskrivits närmare för det föredragna fallet att kondensa- torelementets fasta dielektrikum helt består av polymerfilm. Uppfinningen är dock även tillämplig för kondensatorelement i vilket det fasta dielektri- ket delvis består av papper (av cellulosa).

Claims (8)

451 352 8 PATENTKRAV

1. Kraftkondensator omfattande åtminstone ett lindat kondensatorelement (10), vilket är uppbyggt av metallfolier (11, 12) och ett fast dielektri- kum omfattande polymerfilmer (13, 14, 15, 16) och i vilket vid varje änd- u., yta (23, 2H) hos kondensatorelementet a) en av metallfolierna är anordnad med sin kant (17, 18, 20a, 20b) innanför kanten (21, 22) på polymerfilmerna samt med denna kant (17, 18,20a, 20b) vikt längs en åtminstone väsentligen i metallfoliens längsriktning gående linje och exponerad åt ändytan mellan angränsande polymerfilmer och b) en av metallfolierna är anordnade med sin kant (18a, 18b, 19, 20) innanför kanten (21, 22) på polymerfilmerna och ovikt åtminstone utefter huvuddelen av sin längd, och i vilket varje metall- folie är anordnad i kontakt med separata strömuttagsband (25, 25b, 26, 27, 27b, 28) som från kondensatorelementets inre skjuter ut utanför en ândyta på kondensatorelementet, k ä n n e t e c k n a d därav, att varje metall- folie är anordnad i kontakt med åtminstone ett strömuttagsband, som vid den ändyta hos kondensatorelementet, där detta strömuttagsband skjuter ut, är åtminstone närmast strömuttagsbandet, omgivet av skikt av den andra metall- folien, i vilken den andra metallfolien är anordnad med sin kant vikt längs en åtminstone väsentligen i metallfoiens längsriktning gående linje.

2. Kraftkondensator enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att den första metallfolien (11) är anordnad i kontakt med åtminstone ett strömuttagsband (25) som skjuter ut utanför en ändyta (23) på kondensator- elementet där den första metallfolien är försedd med en vikt kant (17) och att den andra metallfolien (12) vid samma ändyta (23) på kondensatorelemen- tet är anordnad med sin kant (19) ovikt utefter huvuddelen av sin längd och vikt längs en åtminstone väsentligen i metallfoliens längsriktning gående linje utefter de delar (50) av sin längd som bildar närmast ett strömut- tagsband (25) för den första metallfolien (11) belägna skikt (12a, 12b) i kondensatorelementet.

3. Kraftkondensator enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d därav, 'h att den första metallfolien (11) även vid kondensatorelementets andra änd- yta (ZH) är anordnad med sin kant (18) vikt längs åtminstone en väsentligen i metallfoliens riktning gående linje samt att den andra metallfolien (12) i vid samma ändyta (24) på kondensatorelementet är anordnad med sin kant (20) ovikt. _ _ 9 451 352 Ä.

4. Kraftkondensator enligt patentkrav 2, k ä n n e t e o k n a d därav, att den första metallfolien (11) vid kondensatorelementets andra ändyta (ZH) är anordnad med sin kant (18a) ovikt och den andra metallfolien (12) vid samma ändyta (24) anordnad med sin kant (20a) vikt.

5. Kraftkondensator enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att den första metallfolien (11) vid kondensatorelementets ena ändyta (23) är anordnad med sin kant (17) vikt, att den andra metallfolien (12) vid samma ändyta är anordnad med sin kant (19b) ovikt, att den första metall- folien (11) vid kondensatorelementets andra ändyta (2Ä) är anordnad med sin kant (18b) ovikt, att den andra metallfolien (12) vid denna andra änd- yta (214) på kondensator-elementet är anordnad med sin kant (20b) vikt längs en åtminstone väsentligen i metallfoliens längsriktning gående linje och att varje metallfolie (11, 12) är anordnad i kontakt med strömuttagsband (25b, 27b) som från kondensatorelementets inre skjuter ut utanför konden- saorelementets ändytor (23, 2H) vid den ovikta kanten (18b, 19b) på metall- fo1ien(11,12).

6. Kraftkondensator enligt något av patentkraven 1-5, k ä n n e t e c k - n a d därav, att ovikta kanter (18a, 18b, 19, 19b, 20) av metallfolierna (11, 12) är anordnade längre ut från kondensatorelementets centrum än vikta kanter (17, 18, 20a, 20b, 200).

7. Kraftkondensator enligt något av patentkraven 1-6, k ä n n e t e c k - n a d därav, att kanterna i ändarna av den först pålindade och den sist pålindade delen på varje folie i det lindade kondensatorelementet är vikta.

8. Kraftkondensator enligt något av patentkraven 1-7, k ä n n e t e c k - n a d därav, att kondensatorelementet har ett fast dielektrikum av enbart polymerfilm (13, 1Ä, 15, 16).