DE1639213C3 - Elektrischer Kondensator mit Kunststoff-Mischdielektrikum - Google Patents
Elektrischer Kondensator mit Kunststoff-MischdielektrikumInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Kondensator mit Kunststoff-Mischdielektrikum nach der Gattung
des Hauptanspruchs. Ein derartiger elektrischer Kondensator ist bereits aus der CH-PS 3 25 352 bekannt.
Dort wird eine Anordnung beschrieben, bei der ein
erster elektrisch leitender Kondensatorbelag mit einem
ersten Oberzug aus Isoliermaterial, danach mit einem
weiteren Isoliermaterialübemre und schließlich wiederum mit einem metallischen Überzug versehen wird,
weicher den Gegenbelag bildet Die Veröffentlichung enthält keine Hinweise auf die Veränderungen im
Kondensator im Falle eines Durchschlages. Insbesondere ist in der Veröffentlichung nicht angegeben, ob es sich
um einen selbstheilenden elektrischen Kondensator
ίο handelt und welche Rückstände im Dielektrikum bei
einem Durchschlag entstehen. Auch die Beschreibung
de: zugehörigen schweizerischen Hauptpatentes
3 16 939 enthält hierzu keine näheren Angaben.
tor mit ausheilfähig dünnen Metallschichten bekannt,
wobei Lacke für die ein- oder beidseitige Beschichtung einer z. B. aus Aluminium bestehenden Folie benutzt
werden können. Zur Erzielung einer höheren Spannungsfestigkeit ist dabei vorgeschlagen, eine Lage
Kunststoff-Folie zwischen je zwei lackierten Aluminiumfolien einzulegen. Die Kunststoff-Folie trägt keine
Metallisierung. Alternativ ist in der gleichen Veröffentlichung eine Anordnung zum Aufbau eines einlagigen
Kondensators, mit ausheilfähig dünnen Metallschichten
beschrieben; eine lackierte Metallfolie enthält diese Anordnung nicht
Weiterhin sind bereits Kondensatoren bekanntgeworden mit einem Dielektrikum aus einer oder
mehreren Lagen einer Kunststoff-Folie und mit Belägen
aus einer Aluminium-Folie und aus einem doppelseitig
metallisierten Papierband. Derartige Kondensatoren haben zwar geringe Verluste, ihre Ausbrenngüte ist
jedoch erheblich schlechter als die Ausbrenngüte von Metallpapierkondensatoren, und zwar vor allem des
halb, weil die verwendeten Kunststoffe im Lichtbogen
leicht leitfähige Rückstände bilden. Außerdem ist aber auch das Volumen derartiger Kondensatoren verhältnismäßig groß und der Kondensatorwickel muß zum
Schutz der Papierbänder vor Feuchtigkeit imprägniert
werden. Es sind auch Kondensatoren bekannt aus einer
beidseitig mit einem Kunststoff, beispielsweise mit einem Polyurethanlack, beschichteten Aluminium-Folie.
Die Aluminium-Folie dient dabei als einer der Kondensatorbeläge und jede der beiden Lackschichten
als Dielektrikum. Nach Zurückätzen des Aluminiums an einer Längskante entlang wird als zweiter Kondensatorbelag auf die Lackschichten eine dünne ausbrennfähige-Metallschicht aufgedampft, deren Anschlußrand im
Bereich des abgeätzten Aluminiumfolienrandes liegt.
so Derartige Kondensatoren haben zwar ein kleines
Volumen, ein gutes Ausbrennverhalten und eine ausreichende Stoßstromfestigkeit, Wegen ihres einlagigen Aufbaus jedoch nicht immer konstante Isolationswiderstände. Außerdem sind ihre Herstellungskosten
sehr hoch, da die zu ätzende Aluminium-Folie höchstens in doppelter Wickelbreite bedampft und nur einmal
geschnitten werden kann und die doppelseitige Metallbedampfung der Lackschichten bei Verwendung
üblicher Bedampfungsanlagen nur in zwei getrennten
Arbeitsgängen durchführbar ist Auch die Herstellung
verstärkter Anschlußränder an den aufgedampften ausbrennfähigen Metallschichten bereitet Schwierigkeiten und führt zu Fertigungsausschuß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
es elektrischen Kondensator mit Kunststoff-Mischdielektrikum zu schaffen, welcher preiswert herstellbar ist und
bei kleinem Volumen dennoch ein gutes Ausbrennverhaken und eine hohe Stromfestigkeit besitzt Hierbei
soll insbesondere die doppelseitige Bedampfung von Bändern vermieden werden, weil hierzu zwei getrennte,
aufeinanderfolgende Bedampfungsvorgänge notwendig sind, welche die Herstellung beträchtlich erschweren
und verteuern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Kondensator der eingangs genannten Art
die weiteren die Metallschichten tragenden Isolierstoffschichten selbsttragende Kunststoffbänder sind, daß die
Metallfolie des einen Belags aus Aluminium besteht, daß
die Metallschichten des Gegenbelags aus ausbrennfähigen Al- oder Zn-Schichten gebildet sind, die jeweils
einseitig auf eines der Kunststoffbänder aufgebracht sind, daß die auf die Metallfolie aufgebrachten
Isolierstoffschichten aus einem Stoff mit guten Ausbrenneigenschaften bestehen und daß für die beiden frei
tragenden Kunststoffbänder ein Stoff mit schlechteren Ausbrenneigenschaften, aber mit niedrigeren dielektrischen
Verlusten verwendet ist Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung, die einen Schnitt durch einen Kondensatorwickel darstellt, näher
erläutert
Der Kondensatorwickel enthält eine den einen Kondensatorbelag bildende Aluminiumfolie 1, die auf
beiden Seiten mit einem Polyurethanlackfilm 2 versehen ist, der einen Teil des Kondensatordielektrikums
darstellt und bei einem Durchschlag im Lichtbogen keine leitfähigen Rückstände bildet Den anderen Teil
des Dielektrikums bilden Polystyrolbänder 3 und 4, die
auf ihren der lackierten Aluminiumfolie 1 abgewandten Seiten ausbrennfähige Metallschichten 5 und 6 tragen.
Beim Wickeln der Bänder 1, 3 und 4 kommen die Metallschichten 5 und 6 aufeinander zu liegen und bilden
zusammen den anderen Kondensatorbelag. Der Anschluß an die Aluminiumfolie 1 wird auf der linken Seite,
der Anschluß an die Metallschichten 5 und 6 auf der rechten Seite des Kondensators mit bekannten Verfahren
bewerkstelligt Um Kurzschlüsse zwischen den Belägen 1 und 5,6 durch aufgespritzte Kontaktbrücken
zu vermeiden, sind die Polystyrolfolien auf der linken Seite der Figur nicht bis zu ihrem äußersten Rand
metallisiert, während die Aluminiumfolie 1 auf der rechten Seite zurückgeätzt ist. Der Rand der Aluminiumfolie
kann anstelle der Ätzung auch durch Überlakkieren oder durch Oxidieren isoliert werden.
Es kann außerdem zweckmäßig sein, die Aluminiumfolie 1 und die Kunststoffbänder 3 und 4 leicht
gegeneinander versetzt aufzuwickeln. Anstelle der Polyurethanlacke können auch Celluloseester-Lacke
oder Lacke aus Polyphenylenoxid zum Lackieren der Aluminiumfolie verwendet werden. Ebenfalls geeignet
sind im Vakuum aufgedampfte Schichten von Polyparaxylol
oder Polyimid, die z. B. durch Elektronenbeschuß polymerisiert sein können. Die Dicke der Isolierstoffschichten
liegt vorzugsweise bei 2—3 um.
Die Kunststoffbänder 3 und 4 haben eine Dicke von 3 bis 6μπι und können statt aus Polystyrol auch aus
Polypropylen, Therephthalsäureestta" oder Polykarbonat
bestehen. Sie sind mit Aluminium oder Zink bedampft, sind frei tragend verarbeitbar und haben
niedrige Verluste.
Die resultierende Ausbrenngüte der Kondensatoren
ίο nach der Erfindung mit dem "Mischdielektrikum ist
wesentlich besser als dasjenige von Kondensatoren, deren Dielektrikum nur aus Stoffen mit schlechten
Ausbrenneigenschaften besteht. Außerdem ist die spezifische Leistung der neuen ICondensatoren größer
als die spezifische Leistung von bekannten Kondensatoren mit vergleichbarer Ausbrenngüte.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, daß bei
Gleichspannungsbetrieb die Anfangsisolationswerte infolge der Reihenschaltung verschiedener Kunststoffe im
elektrischen Feld zeitlich konstant bleiben.
Bei Betrieb an pulsierender Gleichspannung oder
Wechselspannung, insbesondere mit trapez- oder rechteckförmigem Amplitudenverlauf, spielen die dielektrischen
Verluste des Kondensators eine bedeutende Rolle. Der besondere Vorteil der gemäß der
Erfindung ausgebildeten Kondensatorwickel ist dabei darin zu sehen, daß die in ihnen entwickelte Verlustwärme
durch die Aluminiumfolie wesentlich besser abgeführt wird, als dies bei bekannten Kunststoffkondensatoren
ohne eine Aluminiumfolie als Kondensatorbelag der Fall ist
Einen wesentlichen Vorteil bietet die Kondensatorausführung gemäß der Erfindung bei Belastung mit
hohen Stromspitzen, beispielsweise bei Betrieb an periodisch wiederkehrenden Spannungsspitzen mit
hoher Rankensteilheit Da die Beläge aus einer Aluminiumfolie einerseits und andererseits aus zwei
aufeinanderliegenden ausbrennfähigen Metallschichten bestehen, sind die neuen Kondensatoren stoßstromfest
Entsprechend niedrig sind ihr Reihenwiderstand und die Stromwärmeverluste in den Belägen.
Schließlich ist auch noch die Herstellung dieser Kondensatoren wesentlich vereinfacht, da sie keine
hygroskopischen Baustoffe wie z. B. Papier enthalten
•t 5 und daher für den Betrieb bei Spannungen unterhalb der
Glimmeinsatzspannung von ca. 200 V nicht imprägniert zu werden brauchen.
Auf die in der Verarbeitung empfindliche, beispielsweise lackierte und geätzte Aluminiumfolie erfolgt
keine Metallbedampfung. Die als Träger für die selbstheilenden Metallschichten dienenden Kunststoffbänder
müssen nur einseitig bedampft werden. Dies kann unter Freilassung entsprechender metallfreier
Streifen ohne Schwierigkeiten in mehrfacher Nutzbreite
geschehen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (11)
1. Elektrischer Kondensator mit Kunststoff-Mischdielektrikum, bei dem der eine Belag von einer
beidseitig mit Isolierstoff beschichteten Metallfolie gebildet ist und bei dem auf weitere Isolierstofflagen
aufgebrachte Metallschichten den Gegenbelag bilden, wobei der Schichtaufbau so gewählt ist, daß
jeweils zwei der aufmetallisierten Schichten aufeinander liegen, dadurch gekennzeichnet,
daß die weiteren die Metallschichten (S, 6) tragenden Isolierstoffschichten selbsttragende Kunststoffbänder (3, 4) sind, daß die Metallfolie (1) des einen
Belags aus Aluminium besteht, daß die Metallschichten (S, 6) des Gegenbelags aus ausbrennfähigen Al-
oder Zn-Schichten gebildet sind, die jeweils einseitig auf eines der Kunststoffbänder (3, 4) aufgebracht
sind, daß die auf die Metallfolie (1) aufgebrachten Isolierstoffschichten (2) aus einem Stoff mit guten
Ausbrenneigenschaften bestehen und daß für die beiden frei tragenden Kunststoffbänder (3, 4) ein
Stoff mit schlechteren Ausbrenneigenschaften, aber mit niedrigeren dielektrischen Verlusten verwendet
ist
2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumfolie (1) mit einem
Polyurethanlack lackiert ist
3. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumfolie (1) mit einem
Celluloseesterlack lackiert ist
4. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumfolie (1) mit
Polyphenylenoxid lackiert ist
5. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumfolie (1) mit
Polyparaxylol beschichtet ist
6. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumfolie (1) mit
Polyamid beschichtet ist
7. Kondensator nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die ausbrennfähigen Metallschichten (5,6) tragenden Kunststoffbänder (3,4) aus
Polystyrol bestehen.
8. Kondensator nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die ausbrennfähigen Metallschichten (5,6) tragenden Kunststoffbänder (3,4) aus
Polypropylen bestehen.
9. Kondensator nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die ausbrennfähigen Metallschichten (5,6) tragenden Kunststoffbänder (3,4) aus
Therephthalsäureester bestehen.
10. Kondensator nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die ausbrennfähigen Metallschichten (5,6) tragenden Kunststoffbänder (3,4) aus
Polykarbonat bestehen.
11. Kondensator nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die ausbrennfähigen Metallschichten (5, 6) einen verstärkten Anschlußrand
haben.
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Publications (3)
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