DE1489854C - Verfahren zur Herstellung von Wickel kondensatoren mit einer selbsttragenden Metallfolie und engtolenertem Kapazitats wert - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Wickel kondensatoren mit einer selbsttragenden Metallfolie und engtolenertem Kapazitats wertInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Wickelkondensatoren mit einer selbsttragenden
Belag-Metallfolie und engtoleriertem Kapazitätswert, bei dem einer der Metallbeläge auf
wenigstens einem Teil seiner Länge in Form von elekirisch getrennten Streifen gewickelt wird und einer
oder mehrere dieser Streifen derart mit dem Kondensatoranschluß verbunden werden, daß der Kapazitätswert innerhalb des maximal zulässigen Toleranzbereiches
liegt. ίο
Aus der deutschen Patentschrift 863 829 ist ein stufenweise abgleichbarer, formstarrer Kondensator
und ein Verfahren zum stufenweisen Abgleich einer Kapazität bekanntgeworden, wobei der Abgleich
durch stufenweise Verringerung der Kapazität des Abgleichkondensators mittels Abtrennens der die
Einzelflächen der unterteilten Elektrode anschließenden Verbindungsleiter erfolgt.
Die Forderung der Technik nach Kondensatoren mit engtolerierten Kapazitätswerten, vor allem aber
bei solchen mit einem einzigen Wickel, wird immer dringender. Beispielsweise betrifft dies kapazitive
Vorschaltgeräte, bei denen Drosseln und Kondensatoren in Serie liegen, welche jeweils mit Fertigungstoleranzen bezüglich Induktivität und Kapazität be-
haftet sind, bei denen aber bestimmte Stromstärken gemäß nationalen oder internationalen Vorschriften
nicht überschritten werden dürfen. Bei der Herstellung der Kondensatoren ist man in solchen
und ähnlichen Fällen somit gezwungen, nach Wegen zu suchen, um auf sehr enge Toleranzen bei allen
diesen Bauteilen zu kommen, wenn man nicht, wie bisher, eine Anpassung mittels verschiedener,
gestufter Toleranz-Untergruppen vornehmen will. Letzteres ist jedoch mit' erhöhter Lagerhaltung verbunden
und erfordert jeweils das Vorhandensein aller Toleranz-Gruppen bei jedem Bauteil.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich vor allem auf Kondensatoren mit imprägniertem Papierdielektrikum.
Die Kapazität eines imprägnierten Papierdielektrikums wird unter anderem von der Stärke der
Papierlagen, von der überlappten Fläche der Belagfolien und von der Dielektrizitätskonstante (DK) des
Mischdielektrikums aus Papier und Imprägniermittel bestimmt. Bei der Herstellung von Wickeln kann die
überlappte Fläche der Belagfolien im allgemeinen mit ausreichender Genauigkeit eingestellt werden.
Dagegen ist die Stärke des Papiers aus herstellungsmäßig bedingten Gründen erheblichen Schwankungen
unterworfen, wobei zu berücksichtigen ist, daß Papiere bis herab zu 6 μ Verwendung finden. Für die
Dicke des Papiers, bezogen auf eine einzelne Papierbahn, sind Schwankungen von etwa ±6°/o der Nennstärke
handelsüblich. Bei einem mehrlagigen Wickel können zwar die Einzellagen mit einer bestimmten
Stärke ausgesucht werden, um an die Sollstärke des Dielektrikums möglichst heranzukommen. Da jedoch
die Papiere sowohl in der Breite wie auch in der Länge Dickenschwankungen unterworfen sind, lassen
sich die angestrebten Kapazitätswerte auch nur innerhalb eines gewissen Toleranzbereiches von + 3 % erreichen.
Das Imprägniermittel hat auf den Kapazitätswert des Kondensators ebenfalls entscheidenden Einfluß,
da die DK von Tränkstoff und Papier meistens voneinander abweicht und zusammen, je nach den Gegebenheiten,
irgendeinen Mischwert ergibt. Ebenfalls ändert sich der Kapazitätswert je nach dem Anteil
des Tränkmittels. Letzterer ergibt sich aus der Porosität des Papiers und aus dem zwischen den übereinanderliegenden
Lagen noch bestehenden Gesamtzwischenraum, der seinerseits wiederum weitgehend vom Papierzug beim Wickeln abhängt. Weiterhin ist
unter anderem von Einfluß der Entfeuchtungs- bzw. der Entgasungsgrad des Papiers, der im wesentlichen
vor dem Imprägnieren mittels einer Vakuumtrocknung bei erhöhter Temperatur auf den erforderlichen
Bereich gebracht wird.
Der Quotient aus dem Kapazitätswert des trockenen und dem des imprägnierten Wickels ergibt den
sogenannten Tränkfaktor, der bei Einhaltung aller Fertigungstoleranzen pro Imprägniercharge zwar
weitgehend gleichmäßig gehalten werden kann, sich jedoch nicht über einen langen Zeitraum in sehr
engen Grenzen konstant halten läßt. Abweichungen von ±2% sind unvermeidbar.
Alle Faktoren zusammengenommen gestatten bei gleichmäßiger Fertigung, über längere Zeit eine Toleranz
des Kapazitätswertes von im Minimum etwa ± 5 °/o des angestrebten Nennkapazitätswertes einzuhalten.
Demgegenüber werden jedoch Abweichungen bis höchstens etwa ±2% gefordert. Wie bereits erwähnt,
ist zwar ein Aussortieren derartiger Kapazitätswerte aus einem großen Fertigungslos möglich, es
ist meistens jedoch mit großen Toleranzausfällen verbunden und im allgemeinen weitgehend unwirtschaftlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Wickelkondensatoren
anzugeben, bei dem die im Vorstehenden diskutierten Nachteile vermieden werden und mit dem Wickelkondensatoren
mit engtoleriertem Kapazitätswert herstellbar sind.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß die Streifen in Längsrichtung der Belag-Metallfolie voneinander getrennt gewickelt werden
und "daß der Kontaktierungsanschluß lose miteingewickelt und zum Kapazitätsausgleich quer zur
Längsrichtung der Belag-Metallfolie verschoben wird.
Der üblicherweise aus einem durchlaufenden-Stück Aluminiumfolie bestehende Belag wird für einen Teil
des einen Belages in Längsstreifen aufgeteilt, deren gewählte Flächengröße bedingt ist durch die angestrebte
Kapazitätsänderung. Diese Streifen der Belagfolie werden mit einem eingelegten Kontaktanschluß
untereinander elektrisch leitend verbunden. Ein so hergestellter Wickel durchläuft in der üblichen Weise
die erforderlichen Fertigungsstufen, bis der Kondensator beispielsweise als Bechertyp fertiggestellt ist.
Der Kontaktanschluß der Streifenbeläge ist dabei über eine Isolierdurchführung herausgeführt. Außerdem
ist dieser Kontaktanschluß mit dem zugehörigen Kontaktanschluß des Hauptbelages derselben Polarität
verbunden. Während üblicherweise die Isolierdurchführungen und sonstigen Öffnungen nach dem Imprägnieren
dicht, z. B. durch Zulöten, verschlossen werden, stellt man erfindungsgemäß jedoch vor dem
Zulöten erst einmal den Kapazitätswert des Kondensators fest und verringert ihn erforderlichenfalls durch
Herausziehen der auf den Streifenbelägen liegenden Kontaktierungs-Anschlußleitung so lange, bis der Kapazitätswert
innerhalb des maximal zulässigen Toleranzbereiches liegt. Erst dann erfolgt das übliche Zulöten
des Bechers. Voraussetzung für die Anwendung dieses Kapazitätsabgleich-Prinzips ist es, daß alle
Wickel eine etwas oberhalb des angestrebten Nennwertes liegende Wickelkapazität besitzen, da sich der
Kapazitätswert nur vermindern, nicht aber erhöhen läßt. Die Belagstreifen können, je nach Bedarf, hinsichtlich
ihrer Breite und Länge bzw. Fläche so bemessen werden, daß die jeweils erforderlichen Kapazitätsminderungen
vorgenommen werden können.
In entsprechender Weise ist es auch möglich, lediglich zwei gegenpolige Hauptbeläge zu wickeln, von
denen lediglich der eine, dann aber über seine ganze Wickellänge mittels paralleler Streifenbeläge gewickelt
wird. Bezüglich der jeweils erforderlichen Kapazitätsminderung des Wickels gilt genau das
gleiche, wie es bereits vorstehend beschrieben wurde.
Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Abgleichverfähren nur bei imprägnierten Kondensatoren
Anwendung finden, deren Imprägniermittel nicht oder noch nicht fest ist. Ein ganz wesentlicher Vorteil des
erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, gegenüber bekannten Abgleichverfahren, daß es auch bei einem bis
auf eine Imprägnieröffnung oder sonstige Gehäuseöffnung bereits dicht verschlossenen Einbau des Kondensators
in einen Becher erfolgen kann, da Lötungen innerhalb des Gehäuses im Zuge des Kapazitätsabgleichverfahrens,
wie beschrieben, nicht erforderlich sind. Völlig anders liegen die Verhältnisse bei
einem bekannten Abgleichverfahren, bei dem eine Anzahl zunächst elektrisch völlig voneinander getrennter
Abgleich-Teilbeläge, jeder davon mit einem Kontaktierungsanschluß versehen, mit eingewickelt
ist, die nach erfolgter Imprägnierung des Wickels, in jedem Falle aber vor dem Aufsetzen eines Gehäusedeckels,
in der erforderlichen Anzahl mit dem Hauptanteil des gleichpoligen Belages verbunden werden
müssen (ausgelegte Unterlagen der Patentanmeldung S15360 VIII c/21g,.bekanntgemacht am 4.12.1952).
Falls in bestimmten Fällen erforderlich, wird der herausziehbare Kontaktierungsanschluß, der eine besonders
glatte und gratfreie Oberfläche „besitzt, hinsichtlich
seines Querschnittes überwiegend aus mechanischen Gründen stärker gewählt, als dies bei dem
in seiner Lage unverrückbar im Wickel liegenden gegenpoligen Kontaktanschluß der Fall ist.
Es ist erforderlich, um eine möglichst große Kontaktfläche zwischen Anschluß und den nach dem
Kapazitätsabgleich elektrisch mit ihm verbundenen .Streifenbelägen für den Transport des Kondensator-Betriebsstromes
aufrechtzuerhalten, daß der Kontaktierungsanschluß beim Herausziehen mit einer möglichst großen Fläche auf den benötigten Streifenbelägen
aufliegt.
Sofern erforderlich, kann bei Kondensatoren-Wickeln mit relativ großer axialer Länge eine axiale
Lageänderung des Kontaktierungsanschlusses dadurch erleichtert werden, daß er mittels von außen
zugeführter Erwärmung auf eine merklich höhere Temperatur gebracht wird. Dieselbe gewünschte
Wirkung kann auch dadurch erreicht werden, daß der ganze Kondensator-Wickel, gegebenenfalls zusammen
mit seiner Umhüllung, auf eine höhere Temperatur gebracht wird, da die durch diese Temperaturerhöhung
sich ergebende Kapazitätsänderung durch einen Vorversuch leicht zu ermitteln und daher
beim endgültigen Kapazitätsabgleich leicht zu berücksichtigen ist.
Grundsätzlich ist das beschriebene Kapazitätsabgleichverfähren
bei allen Wickelkondensatoren mit selbsttragenden Metallbelagfolien anwendbar, gleich, ob sie imprägniert oder nicht imprägniert, und
gleich, ob sie ein Papier- oder ein Kunststoffdielektrikum besitzen. '.·'..-■
Um bei letzterem ein teilweises Herausziehen des Kontaktierungsanschlusses zu erleichtern, kann dieser
an seiner Oberfläche mit einem geeigneten Glättungsmittel, wie öl od. dgl., vor dem Einbringen in den
Wickel versehen werden.
Die Breiten der Streifenbeläge können untereinander gleich gewählt werden; sie können aber
auch z. B. so abgestuft sein, daß ihre Breite in Richtung des Hinausziehens des Kontaktierungsanschlusses
jeweils schmaler als die beim vorangehenden Belagstreifen ist.
Wie sich gezeigt hat, kann das geschilderte Abgleichverfahren in besonders einfacher Weise durchgeführt
werden, wenn eine mechanische Vorrichtung mit pro Zeiteinheit gleichem Hub in Verbindung mit
einem automatisch den jeweiligen Kapazitätswert anzeigenden Meßgerät benutzt wird.
Alle Streifen können gemeinsam in den Wickel einlaufen.
. Zu diesem Zweck werden ihre vorderen Enden durch einen gefalzten Isolierstreifen zusammengefaßt.
In F i g. 1 ist mit 20 der normal durchlaufende Metallbelag bezeichnet; sein Kontaktierungsanschluß
ist 23. 21 ist der normal durchlaufende Hauptteil des gegenpoligen Metallbelages, dessen Kontaktierungsanschluß.
25 ist.
Der in Belagstreifen aufgeteilte Anteil ist 22; sein zugehöriger, in axialer Wickelrichtung beweglicher
Kontaktierungsanschluß ist 24. Wie ersichtlich, sind die Kontaktierungsanschlüsse 24 und 25 durch eine
Leitung elektrisch verbunden.
In E i g. 2 ist wiederum mit 20 der normal durchlaufende
Metallbelag und mit 23 sein zugehöriger Kontaktierungsanschluß gekennzeichnet. Der in
Streifen über die ganze Laufbahn aufgeteilte Gegenbelag ist 26, dessen in axialer Wickelrichtung beweglicher
Kontaktierungsanschluß 27 ist.
In Fig. 3 ist schematisch eine detaillierte Zeichnung
entsprechend F i g. 1 dargestellt. Mit 1 ist der
' normal durchlaufende Hauptteil des Belages gekennzeichnet,
dessen zugehöriger, in Längsstreifen aufgeteilter Belaganteil mit 3, 4 und 5 bezeichnet ist.
Der in axialer Wickelrichtung bewegliche Kontaktierungsanschluß 6 — in F i g. 3 wird er sinngemäß
nach unten je nach Bedarf verschoben — liegt direkt auf vorgenannten Belagstreifen auf. Außerdem ist er
direkt mit dem Kontaktierungsanschluß 2 des gleichpoligen Belaghauptteiles 1 elektrisch über die Leitung
9 verbunden. Mit 7 ist das über die Belagmetall-Folien hinausragende Papierdielektrikum bezeichnet,
während der gegenpolige, über seine ganze Länge normal durchlaufende Metallbelag, gestrichelt, mit 8
gekennzeichnet ist.
F i g. 4 entspricht F i g. 2 und stellt schematisch einen Wickelaufbau dar, bei dem der eine Metallbelag,
gestrichelt, mit 15 bezeichnet, in üblicher Weise über die ganze Bahnlänge ungeteilt durchläuft.
Der Gegenbelag dagegen ist über die ganze Wickellänge in Belagstreifen 10, 11 und 12 aufgeteilt; der in
direktem Kontakt auf ihnen aufliegende Kontaktierungsanschluß ist 13. Mit 14 ist das über die Metallbeläge
an beiden Seiten überstehende Dielektrikum, z. B. imprägniertes Papier, in einer je nach den
Anforderungen verschieden hohen Lagenzahl gekennzeichnet.
Selbstverständlich soll mit den F i g. 1 bis 4 nur das Prinzip der erfindunggemäßen Ausführung gekennzeichnet
werden. Wie die technische Ausführung des Wickelaufbaues im einzelnen aussieht, z. B. wieviel
Kontaktierungsanschlüsse eingelegt werden, in wieviel Streifen der Belag aufgeteilt wird usw., hängt
von den jeweiligen Gegebenheiten ab.
Claims (10)
1. Verfahren zur Herstellung von Wickelkondensatoren
mit einer selbsttragenden Belag-Metallfolie und engtoleriertem Kapazitätswert, bei
dem einer der Metallbeläge auf wenigstens einem Teil seiner Länge in Form von elektrisch getrennten
Streifen gewickelt wird und einer oder mehrere dieser Streifen derart mit dem Kondensatoranschluß
verbunden werden, daß der Kapazitätswert innerhalb des maximal zulässigen Toleranzbereiches
liegt,dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen in Längsrichtung der Belag- ao
Metallfolie voneinander getrennt gewickelt werden und daß der Kontaktierungsanschluß lose miteingewickelt
und zum Kapazitätsausgleich quer zur Längsrichtung der Belag-Metallfolie verschoben
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Belagstreifen an den
vorderen Enden durch einen gefalzten Isolierstreifen von der Länge des Axialmaßes des
Wickels zusammenfaßt und gemeinsam in den Wickel einlaufen läßt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kapazitätsabgleich bei
erwärmtem Kontaktierungsanschluß erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktierungsanschluß
vor dem Einlegen in den Wickel mit einem wasserabstoßenden Gleitmittel versehen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der axialen
Lage des Kontaktierungsanschlusses automatisch in Verbindung mit einem selbständig messenden
und bei Erreichen der Kapazitäts-Sollgrenze die Zie'hmechanik abschaltenden Kapazitätsmeßgeräte
erfolgt.
6. Wickelkondensator nach dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens einer der Metallbeläge auf seiner ganzen Länge oder einem Teil derselben aus elektrisch
getrennten Streifen (3, 4, 5 bzw. 10, 11, 12) besteht, von denen mindestens ein Teil mit
einem Kontaktierungsanschluß (6 bzw. 13) in Kontakt ist.
7. Wickelkondensator nach Anspruch 6, bei welchem ein Teil eines Belages aus elektrisch getrennten
Streifen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktierungsanschluß (6) mit dem
übrigen Teil (1) elektrisch leitend verbunden ist.
8. Wickelkondensator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Belagstreifen (3, 4,
5) bei nicht über die ganze Wickelbahnlänge vorgesehenen Streifenbelägen in Ziehrichtung des beweglichen
Kontaktierungsanschlusses (6) bis etwa zur Mitte der axialen Wickellänge schmaler
werden.
9. Wickelkondensator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei über die ganze
Wickelbahnlänge durchlaufenden Belagstreifen (10, 11, 12) die entgegengesetzt der Ziehrichtung
des beweglichen Kontaktierungsanschlusses (13) liegenden Streifen wesentlich schmaler als die
übrigen Belagstreifen sind.
10. Wickel-Kondensator nach Anspruch 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Dielektrikum
aus imprägniertem Papier und/oder Kunststoff-Folie besitzt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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