CH619068A5

CH619068A5 - Liquid dielectric impregnant for electrical appliances.

Info

Publication number: CH619068A5
Application number: CH1320274A
Authority: CH
Inventors: David Glenn Shaw; Vandos Shedigian
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1973-10-05
Filing date: 1974-10-01
Publication date: 1980-08-29
Also published as: DE2446422A1; SE7412558L; GB1490581A; SE430007B; SE410063B; SE7706794L; JPS5077900A; FR2246943A1; IT1022607B; BR7408333D0; FR2246943B1

Description

Die Erfindung betrifft ein flüssiges dielektrisches Imprägnierungsmittel für elektrische Apparate, weldies einen aromatischen Ester enthält. The invention relates to a liquid dielectric impregnating agent for electrical apparatus, which contains an aromatic ester weldies.

Ganz allgemein gibt es eine grosse Anzahl von flüssigen Dielektrika, die als Imprägnierungsmittel für Kondensatoren geeignet wären, ausser dass sie einen hohen Leistungsfaktor und eine kurze Lebensdauer aufweisen; einige von ihnen sind auch nicht für den Grossteil von Kondensatortypen generell verwendbar. Viele der bekannten Kondensatorimprägnierungsmittel leiden auch unter ihrer begrenzten Verwendbarkeit in bestimmten Kondensatoren. Beispielsweise ist die Verwendung von Rizinusöl im allgemeinen auf Gleichstromkondensatoren begrenzt. Wegen dieser Nachteile wurde eine Anzahl von Stabilisatoren als Zusatz für Kondensatorimprägnierungsmittel entwickelt, um deren Stabilität zu verbessern. Vorrangig sollte der Zusatzstoff die Lebensdauer des Kondensators verlängern und gleichzeitig den Leistungsfaktor des Imprägnierungsmittels oder des Kondensators nicht nachteilig beeinflussen. In general, there are a large number of liquid dielectrics that would be suitable as an impregnation agent for capacitors, except that they have a high power factor and a short lifespan; some of them are also not generally usable for the majority of capacitor types. Many of the known capacitor impregnants also suffer from their limited utility in certain capacitors. For example, the use of castor oil is generally limited to DC capacitors. Because of these drawbacks, a number of stabilizers have been developed as additives for capacitor impregnants to improve their stability. The additive should primarily extend the life of the capacitor and at the same time not adversely affect the power factor of the impregnating agent or the capacitor.

Eine Anzahl von Imprägnierungsmitteln aus der Klasse von Materialien, die als Ester bekannt sind, sind schon als Kondensatorimprägnierungsmittel beschrieben worden. A number of impregnants from the class of materials known as esters have been described as capacitor impregnants.

Es wurde nun gefunden, dass Antioxidationsmittel zusammen mit einem Epoxid verwendet werden können, um flüssige Ester, die als Kondensatorimprägnierungsmittel verwendet werden sollen, wirkungsvoll zu stabilisieren. Bestimmte Klassen von Verbindungen wie beispielsweise Naphthylamine, It has now been found that antioxidants can be used in conjunction with an epoxy to effectively stabilize liquid esters to be used as a condenser impregnant. Certain classes of compounds such as naphthylamines,

Chinoline, Chinone und die Mono- und Polyphenole können besonders gut angewendet werden, um flüssige Ester gegen thermische Zersetzung in einem Kondensator oder einer elektrischen Vorrichtung wirkungsvoll zu stabilisieren. Diese stabilisierten Ester, insbesondere die aromatischen Ester, ergeben einen Kondensator, der gegen Oxidation bei erhöhten Temperaturen äusserst widerstandsfähig ist. Quinolines, quinones and the mono- and polyphenols can be used particularly well to effectively stabilize liquid esters against thermal decomposition in a capacitor or an electrical device. These stabilized esters, especially the aromatic esters, result in a capacitor that is extremely resistant to oxidation at elevated temperatures.

Die Erfindung zeichnet sich somit aus durch ein Antioxidationsmaterial und ein Epoxid. The invention is thus characterized by an antioxidant material and an epoxy.

Ein Beispiel eines bevorzugten Esters, der erfindungsge-mäss verwendet werden kann, ist das Reaktionsprodukt von Phthalsäure und 2-Äthylhexylalkohol, das als Di(2-äthylhe-xyl)phthalat oder Dioctylphthalat (DOP) bekannt ist. Der Ausdruck DOP, wie er in dieser Patentschrift verwendet wird, steht für Di(2-äthylhexyl)phthalat. An example of a preferred ester that can be used in accordance with the invention is the reaction product of phthalic acid and 2-ethylhexyl alcohol known as di (2-ethylhexyl) phthalate or dioctyl phthalate (DOP). The term DOP as used in this patent specification stands for di (2-ethylhexyl) phthalate.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel des Wicklungsteiles eines Kondensators, der Papier als Dielektrikum verwendet. Fig. 1 shows an example of the winding part of a capacitor that uses paper as a dielectric.

Fig. 2 zeigt einen fertigen Kondensator in Form eines versiegelten Behälters, der einen Wickelteil gemäss Fig. 1 enthält. FIG. 2 shows a finished capacitor in the form of a sealed container which contains a winding part according to FIG. 1.

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht eines Wickelteils eines Kondensators, der einen synth. Kunstharzfilm als Dielektrikum verwendet. Fig. 3 is a cross-sectional view of a winding part of a capacitor that uses a synthetic resin film as a dielectric.

Fig. 4 zeigt die Ansicht eines Wickelteils eines Kondensators, der sowohl einen synthetischen Kurzharzfilm als auch Papier als Dielektrikum verwendet Fig. 4 shows the view of a winding part of a capacitor which uses both a synthetic short resin film and paper as a dielectric

Fig. 5 ist eine Querschnittansicht eines Wickelteils eines Kondensators, der einen synthetischen Kunstharzfilm in einer anderen dielektrischen Anordnung in einem Kondensator verwendet. 5 is a cross-sectional view of a winding part of a capacitor that uses a synthetic resin film in another dielectric arrangement in a capacitor.

Fig. 6 ist eine stark verkleinerte Ansicht eines Hochleistungskondensators, der eine Vielzahl von Wicklungen aufweist, wie sie im allgemeinen für die Leistungsfaktorkorrektur in grossem Umfange, für die Induktionswärme und für Hochfrequenzkondensatoren verwendet werden. Fig. 6 is a greatly reduced view of a high power capacitor which has a plurality of windings generally used for large scale power factor correction, for induction heat and for high frequency capacitors.

Eine bevorzugte Ausführungsform eines Kondensators gemäss der vorliegenden Erfindung verwendet typischerweise eine oder mehrere Kondensatorwickelsektionen, die ziemlich dicht in einem engen Gehäuse oder Behälter, der mit einem flüssigen Imprägnierungsmittel versehen und der versiegelt ist, angeordnet sind. Die Kondensatorwickelsektion enthält abwechselnd Streifen aus dielektrischem Material und Elektrodenmaterial, das auf verschiedene Art und Weise angeordnet sein kann. A preferred embodiment of a capacitor according to the present invention typically uses one or more capacitor winding sections that are fairly densely arranged in a narrow housing or container which is provided with a liquid impregnating agent and which is sealed. The capacitor winding section alternately contains strips of dielectric material and electrode material, which can be arranged in various ways.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer Kondensatorwickelsektion 10, die ein Paar Elektrodenfolien 11 und 12 und dielektrische Papierstreifen 13 und 14 enthält. Die Elektrodenfolien können auch als metallisierte Überzüge auf den Papierstreifen 13 und 14 oder an getrennten und zusätzlichen dielektrischen Streifen verschiedener Materialien ausgebildet sein. Geeignete elektrische Verbindungsstücke oder Vorsprünge 15 und 16 werden dazu verwendet, die Elektrodenfolien mit den Kondensatorenden zu verbinden. Die Wickelsektion 10 ist im Behälter 17 der Fig. 2 angeordnet und der Behälter ist mit einem flüssigen Imprägnierungsmittel versehen und versiegelt. Verbindungsstücke 18 und 19 des Behälters sind mit den Verbindungsstük-ken 15 und 16 der Wickelsektion 10 verbunden, um die elektrische Verbindung herzustellen. Jeder dielektrische Papierstreifen 13 und 14 kann durch eine Vielzahl von Papierstreifen ersetzt werden, um ein dickeres Dielektrikum zu haben oder um den elektrischen Vorzug der Vielzahl von Bögen auszunutzen. Jeder Streifen 13 und 14 kann durch einen oder mehrere synthetische Kunstharzstreifen 20 und 21, wie sie in Fig. 3 gezeigt werden, oder auch durch ein gemischtes Dielektrikum aus Papierstreifen 13 und einem Kunstharzstreifen 20, wie sie in Fig. 4 und 5 gezeigt werden, ersetzt werden. Zusätzliche typische Konstruktionen und Ausführungsformen sind in der US-PS 3 363 156 (Cox) beschrieben. 1 shows an example of a capacitor winding section 10, which includes a pair of electrode foils 11 and 12 and dielectric paper strips 13 and 14. The electrode foils can also be formed as metallized coatings on the paper strips 13 and 14 or on separate and additional dielectric strips of different materials. Suitable electrical connectors or protrusions 15 and 16 are used to connect the electrode foils to the capacitor ends. The winding section 10 is arranged in the container 17 of FIG. 2 and the container is provided with a liquid impregnation agent and sealed. Connectors 18 and 19 of the container are connected to the connectors 15 and 16 of the winding section 10 to establish the electrical connection. Each dielectric paper strip 13 and 14 can be replaced by a plurality of paper strips to have a thicker dielectric or to take advantage of the electrical advantage of the plurality of sheets. Each strip 13 and 14 can be formed by one or more synthetic resin strips 20 and 21, as shown in FIG. 3, or also by a mixed dielectric of paper strip 13 and a synthetic resin strip 20, as shown in FIGS. 4 and 5, be replaced. Additional typical constructions and embodiments are described in U.S. Patent 3,363,156 (Cox).

In diesen typischen Ausführungsformen wird das dielektri- In these typical embodiments, the dielectric

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

619068 619068

sehe flüssige Imprägnierungsmittel dazu veranlasst, im wesentlichen alle Spalten, Hohlräume und Lücken, die in und zwischen den dielektrischen Streifen 13 und 14 vorliegen, auszufüllen, in sie einzudringen oder durchzusickern. Diese Art von Imprägnierung, wie sie in der vorher angegebenen Patentschrift beschrieben wird, ist für viele Kondensatoren notwendig, um das Auftreten von schädlicher Koronaentladung in Wechselstromkondensatoren, beispielsweise bei ihrer Verwendungsspannung, zu reduzieren und um eine Lichtbogenbildung zu verhindern. Das Imprägnierungsmittel, das im elektrischen Feld zwischen den Elektroden liegt, ist hohen elektrischen Belastungen ausgesetzt, einer Koronaentladung in geringem Umfange, erhöhten und schwankenden Temperaturen und anderen schädlichen Umwelteinflüssen. Andere Kondensatoren mögen weniger strenge Bedingungen oder auch Imprägnierungsmittel anderer Art verwenden. see liquid impregnation agent causing substantially all of the gaps, voids and gaps that exist in and between the dielectric strips 13 and 14 to be filled, penetrated or leaked. This type of impregnation, as described in the previously mentioned patent, is necessary for many capacitors in order to reduce the occurrence of harmful corona discharge in AC capacitors, for example at their use voltage, and to prevent arcing. The impregnation agent, which lies in the electric field between the electrodes, is exposed to high electrical loads, a corona discharge to a small extent, elevated and fluctuating temperatures and other harmful environmental influences. Other capacitors may use less stringent conditions or other types of impregnation agents.

Es wurde gefunden, dass der Zusatz von Antioxidationsmit-teln zusammen mit Epoxiden zu DOP in einem Wechselstromkondensator dazu beitrug, die Stabilisierung des Kondensators gegenüber Wärmezersetzung und anderen schädlichen Faktoren, die dazu neigen, während der Lebensdauer des Kondensators anzuwachsen, zu erhöhen. Zusätzlich zu der stabilisierenden Funktion des Antioxidationsmitteltyps, wie es erfindungs-gemäss verwendet wird, muss das Antioxidationsmittel relativ rein sein und im allgemeinen gegenüber anderen Verbindungen bzw. Materialien in der Kondensatorausführung inert sein, in kleinen Mengen während der langen Lebenszeit des Kondensators wirksam sein und darf die elektrischen Charakteristiken des Kondensators nicht nachteilig beeinflussen. Unter den am meisten bevorzugten Antioxidationsmitteln, die erfindungsge-mäss verwendet werden können, sind gehinderte Phenole, Chinone und substituierte Chinone zu nennen, von denen herausgefunden wurde, dass sie mit dem Kondensator unter den spezifischen Kondensatorbedingungen verträglich sind. Vorzugsweise wird das Antioxidationsmittel einem bereits durch Epoxid modifizierten DOP zugesetzt. Entsprechende Tests zeigen bemerkenswerte Wirkungen, wie es in den folgenden Beispielen gezeigt wird. The addition of antioxidants along with epoxides to DOP in an AC capacitor has been found to help increase the stabilization of the capacitor against thermal degradation and other deleterious factors that tend to increase over the life of the capacitor. In addition to the stabilizing function of the antioxidant type as used according to the invention, the antioxidant must be relatively pure and generally inert to other compounds or materials in the capacitor design, and can be effective in small amounts during the long life of the capacitor do not adversely affect the electrical characteristics of the capacitor. Among the most preferred antioxidants that can be used in accordance with the invention are hindered phenols, quinones and substituted quinones which have been found to be compatible with the capacitor under the specific capacitor conditions. The antioxidant is preferably added to a DOP which has already been modified by epoxy. Appropriate tests show remarkable effects, as shown in the following examples.

In diesen Beispielen wurde das DOP durch ein Säulenfiltrationsverfahren unter Verwendung von Tonerde oder Fuller-erde als Filtrationsmaterial gereinigt, so dass es im wesentlichen frei von Verunreinigungen und insbesondere von Wasser war. Im allgemeinen entsprechen die Imprägnierungsverfahren dem in der US-PS 3 363 156 (Cox) beschriebenenVerfahren, womit auch das Trocknen der Kondensatoren eingeschlossen ist, in welchem man die erhöhten Temperaturen, die von 75 °C bis über etwa 125 °C variieren können, für mehrere Stunden unterwirft. Während dieses Zyklusses standen die Kondensatoren unter Vakuumbedingungen von weniger als etwa 200 jx Quecksilber. Nach der Imprägnierung mit DOP, die bei etwa 70 bis 80 °C erfolgt, wurden die Kondensatoren versiegelt und dann mehrere Stunden lang, d. h. von 4 bis 16 Stunden, bei etwa 10 °C in der Hitze getränkt. Diese Hitzetränkungszeit schliesst weder die Verzögerung ein, die notwendig ist, damit der Kondensator den gewünschten Temperaturbereich erreicht, noch die Abkühlzeit auf Raumtemperatur. Die gegebenen Zeiten betreffen die Zeiten bei der Temperatur. In these examples, the DOP was purified by a column filtration process using alumina or fuller earth as the filtration material so that it was substantially free of contaminants and especially water. In general, the impregnation processes correspond to the process described in U.S. Patent 3,363,156 (Cox), which also includes drying the condensers, in which the elevated temperatures, which can vary from 75 ° C to above about 125 ° C, are used subject for several hours. During this cycle, the capacitors were under vacuum conditions of less than about 200 jx mercury. After impregnation with DOP, which takes place at about 70 to 80 ° C, the capacitors were sealed and then for several hours, i.e. H. from 4 to 16 hours, soaked in the heat at about 10 ° C. This heat soak time does not include the delay necessary for the condenser to reach the desired temperature range, nor the cooling time to room temperature. The times given relate to the times at temperature.

In den folgenden Beispielen wird ein Vergleich aufgestellt zwischen einem unmodifizierten DOP und einem mit einem Antioxidationsmittel und mit einem Epoxid modifizierten DOP. In the following examples, a comparison is made between an unmodified DOP and a DOP modified with an antioxidant and with an epoxy.

Beispiel I (Vergleichsversuche) Example I (comparative tests)

Verschiedene DOP-Antioxidationsmittelkombinationen wurden in eine Zelle vom Balsbaugh-Typ eingegeben, die eine isolierte Zelle oder einen Behälter mit in Abstand angeordneten, konzentrischen, zylindrischen Elektroden darin enthielt. Die Balsbaugh-Zelle ist eine für diesen Zweck gut bekannte und verwendete Zelle. Eine eingehendere Beschreibung dieser Zelle ist in ASTM Standards, Electrical Insulation Materials, 1970, ASTM D924, S. 483, gegeben. Der betreffende Abschnitt ist mit «Standard Method of Test for Power Factor and Dielec-tric Constant of Electrical Insulating Liquids» betitelt. Various combinations of DOP antioxidants were placed in a Balsbaugh-type cell that contained an isolated cell or container with spaced, concentric, cylindrical electrodes therein. The Balsbaugh cell is a cell well known and used for this purpose. A more detailed description of this cell is given in ASTM Standards, Electrical Insulation Materials, 1970, ASTM D924, p. 483. The section in question is titled “Standard Method of Test for Power Factor and Dielec-tric Constant of Electrical Insulating Liquids”.

Die Zelle wurde mit einer unmodifizierten, aber gereinigten DOP-Flüssigkeit zwischen den Elektroden angefüllt und die Messungen wurden mit der Zelle bei 100 °C durchgeführt. The cell was filled with an unmodified but cleaned DOP liquid between the electrodes and the measurements were carried out with the cell at 100 ° C.

Die Veränderungsrate des Verlustfaktors, wie er gemessen wurde, zeigte die Zersetzungsrate von DOP an. Für unmodifi-ziertes DOP stieg der Verlustfaktor von einer anfänglichen Ablesung von etwa 0,35% auf etwa 0,575% während einer Zeit von 80 Stunden bei 100 °C. Dies zeigte, dass DOP eine thermische Instabilität bei höheren Temperaturen aufwies. Eine solche Zersetzung konnte in Kondensatoren erwartet werden, die bei einer niedrigeren Durchschnittstemperatur arbeiteten, weil lokalisierte heisse Flecken und Stellen mit hoher Belastung auftraten. The rate of change of the loss factor, as measured, indicated the rate of decomposition of DOP. For unmodified DOP, the dissipation factor increased from an initial reading of approximately 0.35% to approximately 0.575% over a period of 80 hours at 100 ° C. This showed that DOP had thermal instability at higher temperatures. Such degradation could be expected in capacitors operating at a lower average temperature because of localized hot spots and high stress areas.

Beispiel II (Vergleichsversuche) Example II (comparative tests)

Das oben beschriebene Beispiel wurde wiederholt, ausser dass das verwendete DOP etwa 1,0% eines gehinderten Phenol-Antioxidationsmittels, das als 2,6-Di-tert-tutyl-p-cresol (butylier-tes Hydroxytoluol) beschrieben ist, darin gelöst enthielt. Dieses Antioxidationsmittel ist im Handel unter dem Handelsnamen Ionol der Shell Chemical Company erhältlich. Es wurde überraschenderweise gefunden, dass unter den gleichen Bedingungen, wie sie in Beispiel I beschrieben wurden, der Verlustfaktor leicht abfiel, und zwar von einem Anfangswert von etwa 0,4% auf etwa 0,35° innerhalb von 80 Stunden bei 100 °C. The example described above was repeated, except that the DOP used contained about 1.0% of a hindered phenol antioxidant described as 2,6-di-tert-tutyl-p-cresol (butylated hydroxytoluene) dissolved therein . This antioxidant is commercially available under the trade name Ionol from Shell Chemical Company. Surprisingly, it was found that under the same conditions as described in Example I, the loss factor dropped slightly, from an initial value of about 0.4% to about 0.35 ° within 80 hours at 100 ° C.

Beispiel III (Vergleichsversuche) Example III (comparative tests)

Das oben beschriebene Beispiel I wurde wiederholt, ausser dass etwa 1,9% eines Epoxids (Diglycidyläther von Bisphenol-A, d. h. Dow Epoxid 330) dem unmodifizierten, aber gereinigten DOP zugesetzt wurde. Der Verlustfaktor stieg an, und zwar von einem Anfangswert von etwa 0,28% auf etwa 0,75% nach etwa 80 Stunden bei 100 °C, womit erwiesen ist, dass das Epoxid allein den Verlustfaktor nicht wesentlich stabilisieren konnte. Danach wurde dieses Beispiel wiederholt unter Zusatz von 1,0% Ionol Antioxidationsmittel zu dem DOP/Epoxid. Der Verlustfaktor nach 80 Stunden bei 100 °C lag im wesentlichen konstant bei etwa 0,375%. Example I described above was repeated except that about 1.9% of an epoxide (diglycidyl ether of bisphenol-A, i.e. Dow Epoxide 330) was added to the unmodified but purified DOP. The loss factor increased, from an initial value of about 0.28% to about 0.75% after about 80 hours at 100 ° C., which shows that the epoxy alone was not able to stabilize the loss factor significantly. Thereafter, this example was repeated with the addition of 1.0% Ionol antioxidant to the DOP / epoxy. The loss factor after 80 hours at 100 ° C was essentially constant at about 0.375%.

Beispiel IV Example IV

Die Säurezahl von Estern stieg ebenfalls an mit der thermischen Alterung. Vorzugsweise sollte die Säurezahl eines Kondensatorimprägnierungsmittels unterhalb eines Maximums von etwa 0,1 liegen. Es wurde gefunden, dass im Falle von DOP die Säurezahl durch den Zusatz von Antioxidationsmitteln stabilisiert wurde. Die folgende Tabelle illustriert dieses. > The acid number of esters also increased with thermal aging. Preferably, the acid number of a condenser impregnant should be below a maximum of about 0.1. It was found that in the case of DOP, the acid number was stabilized by the addition of antioxidants. The following table illustrates this. >

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

619068 619068

4 4th

Tabelle I Table I

Imprägnierungsmittel Impregnation agent

Anfängliche Säurezahl mg KOH/g Ester Initial acid number mg KOH / g ester

Säurezahl nach 16 Std.bei 100 °C. Acid number after 16 hours at 100 ° C.

DOP DOP

DOP + Ionol DOP + ionol

DOP + Epoxid DOP + epoxy

DOP + Epoxid + 1% Ionol DOP + epoxy + 1% ionol

0,007 0,007 0,006 0,006 0.007 0.007 0.006 0.006

0,026 0,009 0,041 0,006 0.026 0.009 0.041 0.006

Säurezahl nach 16-20 Std. bei 150 °C Acid number after 16-20 hours at 150 ° C

Di-tert-Butylhydrochinon 0,007 0,044 Di-tert-butyl hydroquinone 0.007 0.044

p-Benzochinon 0,007 0,084 p-benzoquinone 0.007 0.084

Hydrochinon 0,007 0,024 Hydroquinone 0.007 0.024

4,4-Thiobis-(3-methyl-6-tert-butylphenoI) 0,007 0,020 4,4-thiobis (3-methyl-6-tert-butylphenol) 0.007 0.020

l,2-Dihydro-2,24-trimethyl-chinolin 0,007 0,021 1,2-dihydro-2,24-trimethyl-quinoline 0.007 0.021

2,6-Di-tert-butyl-4-hydromethyl-phenol 0,005 0,008 2,6-di-tert-butyl-4-hydromethylphenol 0.005 0.008

2,6-Di-tert-butyl-p-cresoI(butyliertes 0,005 0,009 Hydroxytoluol) 2,6-di-tert-butyl-p-cresoI (butylated 0.005 0.009 hydroxytoluene)

Phenyl-alpha-naphthylamin 0,006 0,011 Phenyl-alpha-naphthylamine 0.006 0.011

Dilaurylthiodipropionat 0,006 0,008 Dilauryl thiodipropionate 0.006 0.008

N.N'-Disalicyliden 0,006 0,138 N.N'-disalicylidene 0.006 0.138

In anderen Versuchen wurden die Säurezahlen anderer Ester wie folgt verglichen. In other experiments, the acid numbers of other esters were compared as follows.

Tabelle II 35 nen un<3/oder Hydrolyse sind, wodurch sowohl deren Säurezah- Table II 35 un <3 / or hydrolysis, whereby both their acid numbers

—: — ; — — len als auch deren prozentuale Verlustfaktoren mit der Zeit bei -: -; - - and their percentage loss factors over time

Imprägnierungsmittel Säurezahl nach erhöhten Temperaturen anstiegen, insbesondere bei etwa Impregnant acid number increased after elevated temperatures, especially at about

1 ' 61 100 °C und darüber. Diese Zersetzung (Oxidation, Hydrolyse) 1 '61 100 ° C and above. This decomposition (oxidation, hydrolysis)

kann durch Wärme oder durch elektrische Entladungen indu-40 ziert werden. Das Antioxidationsmittel wird jedoch hauptsächlich verwendet, um die chemischen Effekte der Oxidation auszugleichen. Eine bedeutende Stabilisierung wurde bei der Verwendung eines Oxidationsmittels zusammen mit einem Esterimprägnierungsmittel allgemein beobachtet und insbesondere 45 zusammen mit aromatischen Estern. can be induced by heat or electrical discharge. However, the antioxidant is mainly used to balance the chemical effects of the oxidation. Significant stabilization has been generally observed when an oxidizing agent is used in conjunction with an ester impregnating agent, and especially when used with aromatic esters.

Als Antioxidationsmittel können in der vorliegenden Erfindung beispielsweise Di-tert-butylhydrochinon, p-Benzochinone, Hydrochinone,4,4-Thiobis-(3-methyl-6-tert-butylphenol), 1,2-Dihydro-2,2,4-trimethylchinolin, 2,6-Di-ter t-butyl-4-hydroxy-50 methylphenol, 2,6-Di-tert-butyl-p-cresol (butylkiertes Hydroxytoluol), Phenyl-alpha-naphthylamin, Dilaurylthiodipropionat, N,N'-Disalicyliden, p-Octylphenylsalycilat verwendet werden. Vorzugsweise wird das Antioxidationsmittel aus der Klasse der Beispiel V gehinderten Phenole, der Chinone und der substituierten As antioxidants in the present invention, for example di-tert-butylhydroquinone, p-benzoquinones, hydroquinones, 4,4-thiobis (3-methyl-6-tert-butylphenol), 1,2-dihydro-2,2,4- trimethylquinoline, 2,6-di-tert-butyl-4-hydroxy-50-methylphenol, 2,6-di-tert-butyl-p-cresol (butylated hydroxytoluene), phenyl-alpha-naphthylamine, dilauryl thiodipropionate, N, N ' -Disalicylidene, p-octylphenylsalycilate can be used. Preferably, the antioxidant is selected from the class of Example V hindered phenols, quinones and substituted

Verschiedene Kondensatoren wurden bei der praktischen 55 Chinone gewählt. Different capacitors were chosen for the practical 55 quinones.

Durchführung der Erfindung zusammengebaut. Diese Konden- Obwohl Antioxidationsmittel schon in kleineren Mengen satoren waren insbesondere denen der Fig. 1 und 2 ähnlich. von weniger als etwa 0,1% wirksam sind, wurden in der Praxis Implementation of the invention assembled. These condensers, although antioxidants were found in smaller amounts, were particularly similar to those of FIGS. 1 and 2. of less than about 0.1% have been put into practice

Eine Gruppe von Kondensatoren verwendete zwei Papierbö- der vorliegenden Erfindung vorzugsweise von etwa 0,1 Gew.-% gen als Dielektrikum 13. Diese Papierbögen waren 12,7 um (0,5 bis etwa 1,0 Gew.-% zugesetzt. Zusatzmengen von etwa 1% und mil) dick und 4,318 cm (1,75 inches) breit; der vollständige Kon- eo mehr sind über einen langen Zeitraum wirksam, ohne dass die densator ist als Ballast-Kondensator bekannt. Ein gleicher Kon- elektrischen Eigenschaften des Imprägnierungsmittels nachtei-densator wurde hergestellt, in welchem das Dielektrikum 13 lig beeinflusst werden. A group of capacitors preferably used two sheets of paper of the present invention of about 0.1% by weight as dielectric 13. These sheets of paper were 12.7 µm (0.5 to about 1.0% by weight added. Amounts of about 1% and mil) thick and 4.318 cm (1.75 inches) wide; The full Kono more are effective over a long period of time without the capacitor being known as a ballast capacitor. The same electrical properties of the impregnating agent, the low-voltage capacitor, were produced, in which the dielectric 13 was influenced.

aus einem einfachen Bogen aus 8,12 n-m (0,32 mil) Polypropylen . Versuche ergaben, dass die besondere Art des Antioxida-bestand. Kondensatoren beider Gruppen wurden unter Ver- tionsmittels nicht kritisch ist. Verschiedene Antioxidationsmit-wendung von DOP mit einem Epoxid und einem Antioxida- ss tel oder Mischungen von Antioxidationsmitteln können ver-tionsmittel getestet, und zwar mit befriedigenden Ergebnissen. wendet werden, solange wirksame Mengen zugesetzt werden. from a simple sheet of 8.12 n-m (0.32 mil) polypropylene. Experiments have shown that the particular type of antioxidant existed. Capacitors of both groups were not critical among processing agents. Various antioxidants using DOP with an epoxy and an antioxidant or mixtures of antioxidants can test agents, with satisfactory results. be used as long as effective amounts are added.

Es wurde in dieser Erfindung angedeutet, dass die flüssigen Die wirksame Menge hängt primär vom Molekulargewicht, Esterimprägnierungsmittel empfindlich gegenüber Oxidatio- von der Reaktionsrate und von der Löslichkeit des Imprägnie It has been suggested in this invention that the liquid The effective amount depends primarily on the molecular weight, ester impregnant sensitive to oxidation, the reaction rate and the solubility of the impregnation

Di-tridecylphthalat Di-tridecyl phthalate

0,55 0.55

DTDP + 1% Epoxid DTDP + 1% epoxy

0,23 0.23

DTDP + 1% Epoxid + 1% Ionol DTDP + 1% epoxy + 1% ionol

0,02 0.02

Dibutylphthalat (DBP) Dibutyl phthalate (DBP)

2,02 2.02

DBP + 1% Epoxid DBP + 1% epoxy

1,79 1.79

DBP + 1% Epoxid + 1% Ionol DBP + 1% epoxy + 1% ionol

0,03 0.03

Tricresylphosphat (TCP) Tricresyl phosphate (TCP)

0,1 0.1

TCP + 1% Epoxid TCP + 1% epoxy

0,2 0.2

TCP + 1% Epoxid + 1% Ionol TCP + 1% epoxy + 1% ionol

0,04 0.04

Di-isooctylphthalat (DIOP) Di-isooctyl phthalate (DIOP)

1,12 1.12

DIOP + 1% Epoxid DIOP + 1% epoxy

0,25 0.25

DIOP + 1% Epoxid + 1% Ionol DIOP + 1% epoxy + 1% ionol

0,02 0.02

5 619068 5 619068

rungsmittels ab. Im allgemeinen werden Mengen zwischen etwa (mil) beginnt. Ein Beispiel eines solchen Leistungskondensators agent. Generally, amounts will start between about (mil). An example of such a power capacitor

0,1 Gew.-% bis zu etwa 10 Gew.-% mit befriedigenden Ergebnis- ist in Fig. 6 gezeigt. 0.1 wt.% Up to about 10 wt.% With satisfactory results is shown in FIG. 6.

sen eingesetzt. Jedoch liegt der bevorzugte Bereich zwischen Fig. 6 zeigt einen Kondensator von der Art eines Kondensa-etwa 0,1% bis etwa 5,0%. Die phenolischen Antioxidationsmittel tors zur Leistungskorrektur, für dessen Verwendbarkeit ein üben eine Funktion aus, von der man annimmt, dass sie allen 5 niedriger Leistungsfaktor wesentlich ist. In Fig. 6 enthält Konphenolischen Antioxidationsmitteln wegen ihrer chemischen densator 22 einen grossen Behälter oder Gehäuse 23, beispiels-Struktur eigen sind. Ihre Reaktionszeit und ihre Wirksamkeit weise mit Abmessungen von 22,65 dm3 (0.8 cu.ft.) Volumen, in auf DOP in dem Kondensator sind äusserst zufriedenstellend. welchem eine grosse Anzahl (10-40) von gestreckten Wickel- sen used. However, the preferred range is between Figure 6 shows a condenser-type condenser-about 0.1% to about 5.0%. The phenolic antioxidant tors for performance correction, for its usability, exercise a function that is believed to be essential to all 5 low power factor. In Fig. 6, conphenolic antioxidants because of their chemical condenser 22 contain a large container or housing 23, for example structure. Their response time and effectiveness, with dimensions of 22.65 dm3 (0.8 cu.ft.) volume, in on DOP in the capacitor are extremely satisfactory. which has a large number (10-40) of stretched

Die erfindungsgemässen Imprägnierungsmittel können vor- Sektionen 10 verwendet werden. Diese Wickelsektionen 10 teilhafterweise in Kondensatoren mit einem Papierdielektri- io können Abmessungen von 25,40 cm (10 inches) bis 63,50 cm (25 kum, Kondensatoren mit Polypropylenfilmen gemischt mit inches) in der Länge aufweisen. Um wirksam zu sein, muss das Papier und Kondensatoren mit Polypropylenfilmen als alleini- mit einem Antioxidationsmittel stabilisierte Imprägnierungsgen Dielektrikum verwendet werden. Ein Beispiel eines mittel durch jede Wickelsektion 10 hindurchdringen, weil ein gemischten dielektrischen Systems ist in der Anordnung von Versagen von nur einer einzigen Sektion dazu führen würde, Fig. 4 gezeigt, in welcher ein Papierbogen 13 unmittelbar neben 15 dass der ganze Kondensator versagt. The impregnation agents according to the invention can be used in pre-sections 10. These winding sections 10, advantageously in capacitors with paper dielectric, can have dimensions from 25.40 cm (10 inches) to 63.50 cm (25 kum, capacitors with polypropylene films mixed with inches) in length. In order to be effective, the paper and capacitors with polypropylene films must be used as the sole impregnation gene dielectric stabilized with an antioxidant. An example of a medium penetrate through each winding section 10 because a mixed dielectric system would result in the arrangement of failures from only a single section is shown in Fig. 4, in which a sheet of paper 13 immediately adjacent to 15 that the entire capacitor fails.

einer Elektrodenfolie 12 und ein Polypropylenbogen 20 unmit- Die erfindungsgemäss verwendeten Antioxidationsmittel telbar neben der anderen Elektrode 11 angeordnet sind. Daraus können auf verschiedenen Wegen in den Kondensator einge-ist ersichtlich, dass andere gemischte Dielektrika, wie sie in bracht werden. Vorzugsweise wird das Antioxidationsmittel _ Fig. 5 gezeigt werden, auch zwei Bögen von Filmen 20 und 21 mit dem Ester als Lösung kombiniert und die Lösung dazu ve'r-mit einem dazwischenliegenden Papierbogen 13 enthalten kön- 20 wendet, den Kondensator zu imprägnieren. Der primäre Grund nen oder andererseits zwei Papierbögen einen dazwischenlie- für diese vorzugsweise Ausführung liegt darin, dass das Estergenden Kunststoffbogen oder Film aufweisen können. imprägnierungsmittel empfindlich gegenüber erhöhten Tempe- an electrode film 12 and a polypropylene sheet 20 are arranged directly next to the other electrode 11. This can be seen in the capacitor in various ways that other mixed dielectrics as they are brought in. 5 will preferably be shown, two sheets of films 20 and 21 combined with the ester as a solution and the solution used for this purpose, with an intermediate paper sheet 13 used to impregnate the condenser. The primary reason or, on the other hand, two sheets of paper one in between for this preferred embodiment is that the ester ends can have plastic sheets or film. impregnating agent sensitive to high temperatures

Der Polypropylenfilm, wie er in der oben angegebenen raturen ist und mit steigenden Temperaturen unerwünschten The polypropylene film as it is in the above-mentioned temperature and undesirable with increasing temperatures

US-PS 3 363 156 (Cox) beschrieben wird, d. h. ein stereoregulär Veränderungen unterworfen sein könnte. Entsprechend dient kristalliner, biaxial orientierter Film, wird ebenfalls bevorzugt. 25 der Zusatz des Antioxidationsmittels zu dem Ester vor dem U.S. Patent 3,363,156 (Cox); H. one could be subject to stereoregular changes. Correspondingly, crystalline, biaxially oriented film is used and is also preferred. 25 the addition of the antioxidant to the ester before

Unter dem Ausdruck «kristallin» ist ein Material zu verstehen, Erhitzen, insbesondere während des Imprägnierungsprozesses, The term “crystalline” is understood to mean a material, heating, especially during the impregnation process,

das einen wesentlichen kristallinen Gehalt aufweist und in wel- dazu, den Ester zu stabilisieren; dieser Vorgang betrifft also chem die Kristallinität über die physikalischen Eigenschaften nicht die Stabilisierung des Kondensators. which has a substantial crystalline content and in which to stabilize the ester; this process therefore affects the crystallinity via the physical properties, not the stabilization of the capacitor.

des Materials dominiert. Die erfindungsgemässen Imprägnie- Das erfindungsgemäss verwendete Antioxidationsmittel rungsmittel sind nicht auf die beschriebenen Dielektrika 30 muss mit dem Kondensator verträglich sein, was bedeutet, dass begrenzt, auch andere Mitglieder der Polyolefingruppe, sowie es unter den Betriebsbedingungen des Kondensators wirksam andere Kunststoffe, wie Polycarbonate, Polysolfone und Poly- sein muss. Die Betriebsbedingungen sind beispielsweise ester können als Dielektrika verwendet werden. Bekanntlich erhöhte Betriebsreparaturen in Gegenwart von einem oder enthalten einige Polyolefinfilme ein Antioxidationsmittel als mehreren Materialien, wie beispielsweise Papier, Eisen, Kup- of the material dominates. The impregnation agents used according to the invention are not compatible with the described dielectric 30 with the capacitor, which means that other members of the polyolefin group, as well as other plastics such as polycarbonates, polysol phones, are also effective under the operating conditions of the capacitor and must be poly. The operating conditions are, for example, esters can be used as dielectrics. It is known that increased operational repairs in the presence of one or some polyolefin films contain an antioxidant as several materials, such as paper, iron, copper,

Ergebnis des Herstellungsverfährens des Films. Gemäss der 35 fer, Zinn, Aluminium und die üblichen Verunreinigungen. Aus- Result of the film's production process. According to the 35 fer, tin, aluminum and the usual contaminants. Out-

vorliegenden Erfindung wird das flüssige Imprägnierungsmittel serdem sind unter den Betriebsbedingungen auch das Esterim- In the present invention, the liquid impregnating agent is also the ester im-

ausserhalb des Kondensators stabilisiert; und die Verteilung prägnierungsmittel und dessen Bestandteile bei erhöhten Tem- stabilized outside the capacitor; and the distribution of impregnating agents and their components at elevated temperatures

des Antioxidationsmittels muss gleichmässig sein. In dem Kon- peraturen vorhanden sowie der Polypropylenfilm und dessen densator ergänzt das Imprägnierungsmittel das Antioxidations- Bestandteile in Gegenwart des Esterimprägnierungsmittels, of the antioxidant must be even. In the temperature and the polypropylene film and its condenser, the impregnating agent complements the antioxidant components in the presence of the ester impregnating agent.

mittel in dem Film, wenn ein Filmdielektrikum verwendet wird 40 Der Polypropylenfilm ist erst ein kürzlich eingesetztes Dielek- medium in the film if a film dielectric is used 40 The polypropylene film is only a recently used dielectric

und wenn der Film ein Antioxidationsmittel enthält. trikum für imprägnierte Kondensatoren, so dass deren Wir- and if the film contains an antioxidant. for impregnated capacitors so that their effectiveness

Das durch ein Antioxidationsmittel stabilisierte Imprägnie- kungsweise noch nicht so im einzelnen erforscht ist wie jene rungsmittel gemäss der vorliegenden Erfindung ist ein verbes- von Papier. The method of impregnation stabilized by an antioxidant has not yet been researched in detail like that of the agent according to the present invention is an improved paper.

sertes Imprägnierungsmittel für solche Kondensatoren, die Einige Antioxidationsmittel sind in verschiedenen Konden- sert impregnation agent for such capacitors, which are some antioxidants in different condens

einer Belastung mit hohen Spannungen und hohenTemperatu- 45 satoren verschiedenen Ausmasses wirksam durch indirekte ren unterworfen sind. Eine hohe Voltbelastung für das Dielek- Mechanismen oder Bedingungen. Beispielsweise können einige trikum, vorausgesetzt, dass das Dielektrikum ein synthetischer Chinone weniger wirksame Antioxidationsmittel sein als exposed to high voltages and high temperatures of different dimensions are effectively subject to indirect loads. A high voltage load for the Dielek mechanisms or conditions. For example, some tricans can be provided that the dielectric is a synthetic quinone less effective antioxidant than

Harzfilm wie Polypropylen ist, liegt bei etwa 750 Volt Wechsel- andere und ihre Charakteristiken können insbesondere im strom/25,4 (im (mil) Dicke des Polypropylenfilms bis zu mehr Bereich von Materialien, wie beispielsweise Butylhydrochinon als 1200 Volt Wechselstrom/25,4 (im (mil), wobei der kritische 50 und Dichloranthrachinon und ß-Chloranthrachinon verschie- Resin film such as polypropylene is around 750 volts alternating - others and their characteristics can vary in particular in the current / 25.4 (in (mil) thickness of the polypropylene film to more range of materials such as butylhydroquinone than 1200 volts alternating current / 25.4 (im (mil), the critical 50 and dichloroanthraquinone and ß-chloroanthraquinone differ

Teil des hohen Belastungsbereiches bei etwa 900 Volt/25,40 jim den ausfallen. Part of the high load range at about 900 volts / 25.40 jim fail.

G G

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

619068 619068

2 2nd

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS

1. Flüssiges dielektrisches Imprägnierungsmittel für elektrische Apparate, welches einen aromatischen Ester enthält, gekennzeichnet durch ein Antioxidationsmaterial und ein Epo-xid. 1. Liquid dielectric impregnation agent for electrical apparatus, which contains an aromatic ester, characterized by an antioxidant material and an epoxy.

2. Imprägnierungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ester ein Ester der Phtalsäure ist. 2. Impregnating agent according to claim 1, characterized in that the ester is an ester of phthalic acid.

3. Imprägnierungsmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ester ein Di(2-äthylhexyl)Phthalat ist. 3. Impregnating agent according to claim 2, characterized in that the ester is a di (2-ethylhexyl) phthalate.

4. Imprägnierungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Antioxidationsmittel im wesentlichen aus Naphthylaminen, Chinolinen, Thiobispheno-len, Chinonen und/oder gehinderten Phenolen besteht. 4. Impregnating agent according to one of claims 1 to 3, characterized in that the antioxidant consists essentially of naphthylamines, quinolines, thiobisphenols, quinones and / or hindered phenols.

5. Imprägnierungsmittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Chinon ein Hydrochinon oder Benzochinon, ein Anthrachinon oder ein gehindertes Phenol ist. 5. Impregnating agent according to claim 4, characterized in that the quinone is a hydroquinone or benzoquinone, an anthraquinone or a hindered phenol.

6. Verwendung des Imprägnierungsmittels nach Patentanspruch 1, in einem Wechselstromkondensator mit einem Gehäuse und wenigstens einer Kondensatorsektion im Gehäuse, wobei diese Sektion ein Elektrodenpaar und ein festes dielektrisches Material zwischen den Elektroden enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Sektion mit dem flüssigen dielektrischen Imprägnierungsmittel imprägniert ist. 6. Use of the impregnating agent according to claim 1, in an AC capacitor with a housing and at least one capacitor section in the housing, this section containing a pair of electrodes and a solid dielectric material between the electrodes, characterized in that the section is impregnated with the liquid dielectric impregnating agent .

7. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das feste Dielektrikum nur aus Papier besteht. 7. Use according to claim 6, characterized in that the solid dielectric consists only of paper.

8. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das feste Dielektrikum nur aus einem Kunststoffilm besteht. 8. Use according to claim 6, characterized in that the solid dielectric consists only of a plastic film.

9. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das feste Dielektrikum nur aus Polypropylen besteht. 9. Use according to claim 6, characterized in that the solid dielectric consists only of polypropylene.

10. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das feste Dielektrikum sowohl aus einem Kunststoffilm als auch aus Papier besteht. 10. Use according to claim 6, characterized in that the solid dielectric consists of both a plastic film and paper.

11. Verwendung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden aus metallisierten Metallüberzügen auf dem festen Dielektrikum bestehen. 11. Use according to one of claims 6 to 10, characterized in that the electrodes consist of metallized metal coatings on the solid dielectric.