DE1799323U - SELF-HEALING ELECTRIC CAPACITOR. - Google Patents

Description

Selbstausheilender elektrischer Kondensator Die Neuerung bezieht sich auf einen selbstausheilenden elektri- schen Kondensator, insbesondere Wickelkondensator, dessen Bele- gungen auf Papier oder Kunststoffbänder aufmetallisiert sind und der mit einem Tränkmittel getränkt ist. Self-healing electrical capacitor The innovation relates to a self-healing electrical between capacitor, in particular wound capacitor, whose load applications are metallized on paper or plastic strips and which is impregnated with an impregnating agent.

Als Tränkmittel für selbstausheilende Kondensatoren eignen sich nur solche Stoffe, die bei Durchschlägen keine leitenden Rückstände hinterlassen. Derartige Tränkmittel sind z. B. Paraffin.Only suitable as impregnating agents for self-healing capacitors those substances that do not leave any conductive residues in the event of a breakdown. Such Impregnants are z. B. paraffin.

Hartwachs, Vaseline und Mineralöle. Ganz unbrauchbar für den angegebenen Zweck sind dagegen nach den bisherigen Erfahrungen chlorierte Diphenyle, weil bei ihrer Anwendung in der üblichen Weise im Falle von Durchschlägen leitende Rückstände entstehen, welche die Selbstausheilung verhindern. Diese Tränkmittel sind dagegen wegen ihrer hohen Dielektrizitätskonstanten, ihrer' guten Alterungsbeständigkeit und weil sie unbrennbar sind, zur Tränkung von Kondensatoren mit Belegungen aus selbsttragenden Metallfolien, die bei Durchschlägen nicht selbst ausheilen können, sehr beliebt.Hard wax, petroleum jelly and mineral oils. Quite useless for the specified In contrast, according to previous experience, the purpose is chlorinated diphenyls, because at their application in the usual way in the case of breakdown conductive residues arise that prevent self-healing. These impregnating agents are against it because of their high dielectric constant, their 'good resistance to aging and because they are incombustible, to impregnate capacitors with coatings self-supporting metal foils that cannot heal themselves in the event of a breakdown, very popular.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, Wege zu finden, die es erlauben, Tränkmittel mit schlechten Ausbrenneigenschaften auch für selbstausheilende Kondensatoren verwendbar zu machen. Diese Aufgabe lässt sich gemaß der Neuerung dadurch lösen, dass mindestens eine der aufmetallisierten Kondensatorbelegungen in an sich bekannter Weise in über Sicherungsstege angeschlossene Teilflächen unterteilt und dass der die Sicherungsstege umfassende Bereich der Belegungen durch eine Schutzschicht vor der Einwirkung des Tränkmittels geschützt ist. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Neuerungsgegen- C> standes schematisch dargestellt, und zwar in Fig. 1 im Schnitt durch einzelne Windungen eines Wickelkondensators, bei dem nur die Ränder an den beiden Kondensatorstirnseiten mit einem Schutzmittel gegen den Zutritt des Tränkmittels versehen sind, Fig. 2 zeigt einen Abschnitt eines für das Beispiel nach Fig. 1 geeigneten Dielektrikumbandes das eine gemusterte Metallschicht trägt.The object of the innovation is to find ways that allow impregnating agents with poor burn-out properties to be used for self-healing capacitors. According to the innovation, this object can be achieved in that at least one of the metallized capacitor coverings is subdivided in a manner known per se into partial areas connected via securing webs and that the area of the coverings comprising the securing webs is protected from the effects of the impregnating agent by a protective layer. In the drawing is an embodiment of the innovation object C> was shown schematically, namely in Fig. 1 in section through individual turns of a wound capacitor, in which only the edges on the two capacitor faces are provided with a protective agent against the ingress of the impregnating agent, Fig. 2 shows a section of a for the example according to Fig 1 suitable dielectric tape bearing a patterned metal layer.

Der mehrlagige selbstausheilende Wickelkondensator nach Fig. 1 enthält Papierbänder 22 und 23 als Träger für die selbstausheilenden Metallbelegungen 20 und 21, sowie metallfreie Papierbänder 26, die zwischen die Bänder 22 und 23 eingelegt sind und Tränkmittel 21 zwischen den Bändern 22, 23 und 26.The multilayer self-healing wound capacitor according to FIG. 1 contains Paper tapes 22 and 23 as a carrier for the self-healing metal coverings 20 and 21, as well as metal-free paper tapes 26, which are inserted between the tapes 22 and 23 and impregnating means 21 between the belts 22, 23 and 26.

Von den aufmetallisierten Belegungen 20 und 21 ist die mit 20 bezeichnete entsprechend Fig. 2 in gleich grosse Teilflächen 201 unterteilt, von denen jede über einen Sicherungssteg 202 mit der durchlaufenden Randzone 200 leitend verbunden ist. Die Unterteilung der Metallbeläge ist zum Zwecke der gegenseitigen Entkopplung der Teilflächen bekannt.Of the metallized coverings 20 and 21, the one denoted by 20 2 divided into sub-areas 201 of equal size, each of which Conductively connected to the continuous edge zone 200 via a securing web 202 is. The subdivision of the metal coverings is for the purpose of mutual decoupling of the partial areas known.

Ein Kondensator mit einer derartig gemusterten Belegung kann aber nur dann ohne Gefahr für seine dauernde Betriebsfähigkeit mit einem Tränkmittel getränkt sein, das an sich schlechte Ausbrenneigenschaften hat, wenn dafür gesorgt ist, dass die Belegungen im wesentlichen nur in ihrem die Sicherungsstege umfassenden Bereich durch mindestens eine Schutzschicht vor der Einwirkung des Tränkmittels geschützt sind. Ein bekannter Kondensator, dessen Belegungen unmittelbar auf das Dielektrikum aufme- tallisiert und mit einem Feldkonzentrationen vermeidenden Über- zug versehen sind, kann dagegen nicht mit einem Tränkmittel mit schlechten Ausbrenneigenschaften getränkt werden, weil in diesem Fall bei Durchschlägen entstehende leitende Rückstände aus dem Tränkmittel nicht vermieden werden können.A capacitor with such a patterned occupancy can, however, only be impregnated with an impregnating agent that has poor burn-out properties without endangering its permanent operability, if it is ensured that the occupancies are essentially only passed through at least one area in their area comprising the securing webs Protective layer are protected from the effects of the impregnating agent. A well-known capacitor, the assignment of which is directly related to the dielectric. tallized and with an over- on the other hand, cannot be soaked with an impregnating agent with poor burn-out properties, because in this case conductive residues from the impregnating agent that arise in the event of breakdowns cannot be avoided.

Beim Kondensator nach Fig. 1 sind die Belegungen 20 und 21 ebenfalls unmittelbar auf die Papierbänder 22 und 23 aufmetallisiert, und zwar derart, dass sich die bemusterte Belegung 20 auf der einen und die nicht bemusterte Belegung 21 auf der anderen Kondensatorstirnseite annähernd bis zur äussersten Kante der die Belegungen tragenden Isolierstoffbänder 22 bzw. 23 erstreckt, auf welche Kontaktbrücken 24 und 25 zum Anschluß der Belegungen 20 und 21 5, ungen 20 und 21 aufgespritzt sind. Zwischen den-metallisierten Isolierstoffbändern 22 und 23 und den nichtmetallisierten Isolierstofflagen 26 ist der Kondensator bis auf eine Randzone 27, in der sich die Sicherungsstege 202 erstrecken, mit einem chlorierten Diphenyl getränkt. In dieser Randzone 27 ist der Kondensatorwickel nach dem Aufspritzen der Kontaktbrücke 24 und nach vorheriger sorgfältiger Trocknung mit einem gut ausbrennenden, aushärtbaren Stoff, beispielsweise aus'. der Gruppe der Polyesterharze oder Polyurethane Imprägniert und hierauf nach dessen Aushärtung der übrige Teil des Kondensators vollständig mit chloriertem Diphenyl 29 durchtränkt. An Stelle von aushärtbaren Kunststoffen können für die Isolierung der Zone 27 auch Stoffe verwendet werden, die bis etwa 100°C fest sind und in dem Bereich von 100 bis 140°C flüssig werden, wie z. B. Schwefel. Für die Auswahl aller derartiger Schutzschichten ist wesentlich, dass sie sich im Tränkmittel nicht lösen.In the capacitor according to FIG. 1, the assignments 20 and 21 are also metallized directly onto the paper strips 22 and 23, in such a way that the patterned assignment 20 on one side and the non-patterned assignment 21 on the other capacitor face almost to the outermost edge the insulating strips 22 and 23 carrying the coverings on which Contact bridges 24 and 25 for connecting the assignments 20 and 21 5, ungen 20 and 21 are sprayed on. Between the metallized insulating material strips 22 and 23 and the non-metallized insulating material layers 26, the capacitor is impregnated with a chlorinated diphenyl except for an edge zone 27 in which the securing webs 202 extend. In this edge zone 27, after the contact bridge 24 has been sprayed on and after careful drying with a well burn-out, curable material, for example made of '. of the group of polyester resins or polyurethanes and then, after it has hardened, the remaining part of the capacitor is completely impregnated with chlorinated diphenyl 29. Instead of curable plastics, substances can also be used for the insulation of zone 27 that are solid up to about 100 ° C. and become liquid in the range from 100 to 140 ° C., such as. B. sulfur. For the selection of all such protective layers it is essential that they do not dissolve in the impregnating agent.

Findet nun in einem derartigen Kondensator, z. B. an der in Fig. 1 mit 28 bezeichneten Seile, ein Durchschlag zwischen den beiden Belegungen 2o und 21 statt, bei dem sich wegen der schlechten Ausbrenneigenschaften des verwendeten Tränkmittels leitfähige Rückstände bilden, die einen Kurzschlußstrom zwischen den beiden-Belegt-engen zur Folge haben, so schmilzt gleichzeitig auch der in der geschützten Zone 27 liegende Sicherungssteg der Belegung 20 weg. Diejenige Teilfläche der Kondensatorbelegung 20j, in welcher die leitfähige Durchschlagstelle liegt, wird dadurch abgetrennt und kann den Isolationswiderstand des Kondensators nicht mehr beeinträchtigen. Bei einem derartigen Kondensator mit einer unterteilten und über Sicherungsstege angeschlossenen Belegung ist demnach diejenige Stelle, an welcher ein Durchschlag an einer tm schwachen Stelle des Dielektrikums unschädlich gemacht wird, von der Durchschlagstelle selbst wegverlegt. Dies wird durch die Bemusterung der Belegung 20 erreicht und dadurch, dass der die Sicherungsstege enthaltende Rand der Belegung 20 vor dem Zutritt des Tränkmittels mit den schlechten Ausbrenneigenschaften geschützt ist. Werden dabei die Sicherungsstege der Belegung 20 und die Zone 27'mit dem Schutzmittel an den feldfreien Rand der Belegung 20 verlegt, so tritt eine Einwirkung des Schutzmittels auf die elektrischen Werte des Kondensators nicht ein.Now finds in such a capacitor, for. B. on the ropes designated 28 in Fig. 1, a breakdown between the two assignments 2o and 21 instead, in which conductive residues form due to the poor burnout properties of the impregnating agent used, which result in a short-circuit current between the two-occupied-narrow result have, then at the same time the securing web of the occupancy 20 located in the protected zone 27 melts away. That part of the area of the capacitor coating 20j in which the conductive breakdown point lies is thereby separated and can no longer impair the insulation resistance of the capacitor. In the case of such a capacitor with a subdivided assignment that is connected via securing bars is therefore the point at which a breakdown occurs in a tm weak point of the dielectric is rendered harmless, moved away from the breakdown point itself. This is achieved by sampling the covering 20 and in that the edge of the covering 20 containing the securing webs is protected from the ingress of the impregnating agent with the poor burnout properties. If the securing webs of the occupancy 20 and the zone 27 'with the protective means are moved to the field-free edge of the occupancy 20, the protective means does not affect the electrical values of the capacitor.

Der durch das Abschalten einzelner Flächenelemente der Belegung 20 verursachte Kapazitätsverlust hält sich dabei in engen Grenzeins zumal die neuen Kondensatoren vorzugsweise zum Betrieb in Wechselstromnetzen bestimmt sind und die Durchschlagshäufigkeit in Wechselspannungskondensatoren erheblich kleiner ist als in Gleichspannungskondensatoren. Da ferner Erfahrungen gezeigt haben, dass nur bei mit grossen Energieumsetzungen verbundenen Durchschlägen in mit chloriertem Diphenyl getränkten Kondensatoren leitfähige Brücken an den Durchschlagstellen entstehen, kann es zweckmussig sein, die Sicherungsstege der bemusterten Belegung so zu dimensionieren, dass sie bei Durchschlägen mit geringeren Energieumsetzungen nicht abschmelzen.The by switching off individual surface elements of the occupancy 20 The resulting loss of capacity is kept within narrow limits, especially the new ones Capacitors are preferably intended for operation in AC networks and the Breakdown frequency in AC capacitors is considerably less than in DC capacitors. Furthermore, since experience has shown that only with breakdowns associated with large energy conversions in chlorinated diphenyl soaked capacitors create conductive bridges at the breakdown points, it may be useful to dimension the securing bars of the sample occupancy in such a way that that they do not melt in the event of breakdowns with lower energy conversions.

Vor der Einführung des Schutzmittels in die Zone 27, werden die Kondensatorwickel zunächst im Vakuum bei etwa 1300C getrocknet und dann bei einem Unterdruck von 100 bis 200 mm Hg, beispiels-' weise mit einem Polyureeanlack behandelt, indem die Kondensatorwickel etwa 10 Min. lang mit einer Stirnseite in eine Schale mit dem erwähnten Lack gestellt werden, so dass der Lack 5 bis 10 mm tief in die Kondensatorwickel eindringt. Nach Aushärtung des Lackes bei etwa 1200C und ebenfalls im Vakuum erfolgender Entgasung der Wickel kann dieTränkung mit dem vorgesehenen Tränkmittel stattfinden. Es hat sich gezeigt, dass die elektrischen Werte derartiger Wickel vor dem Ausbrennen schwacher Stellen des Dielektrikum sich nicht von denjenigen unterscheiden, die bei mit demselben Tränkmittel nachbehandelten Kondensatoren erreicht wurden, deren Randzone aber nicht mit einer das Tränkmittel fernhaltenden Schutzschicht versehen sind.Before the protective agent is introduced into zone 27, the capacitor windings are made first dried in a vacuum at around 1300C and then at a vacuum of 100 up to 200 mm Hg, for example treated with a polyure paint by the capacitor winding Place one end in a bowl with the varnish mentioned for about 10 minutes so that the paint penetrates 5 to 10 mm deep into the capacitor winding. To Hardening of the lacquer at around 1200C and degassing also taking place in a vacuum the wrap can be impregnated with the impregnating agent provided. It has It has been shown that the electrical values of such wraps are weaker before they are burned out Places of the dielectric do not differ from those with the same Impregnating agent aftertreated capacitors were reached, but their edge zone was not are provided with a protective layer that keeps away the impregnating agent.

Der technische Fortschritt, der sich aus der Isolierung der Randzone gegenüber dem Zutritt des Tränkmittels ergibt, ist durch eine Erhöhung der Durchschlagszahl auf etwa 200 gekennzeichnet, während Kondensatorwickel ohne geschützte Randzone bei sonst gleichem Aufbau schon nach einem Durchschlag eine CZ) unzulässigeLeitfähigkeit aufwiesen. Schutzansprüche 1. Selbstheilender elektrischer Kondensator, insbesondere Wickelkondensator, der mit einem Tränkmittel getränkt ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der aufmetallisierten Belegungen in über Sicherungsstege angeschlossene Teilflächen unterteilt und dass der die Sicherungsstege umfassende Bereich der Belegungen vor der Einwirkung des Tränkmittels geschützt ist.The technical progress that results from the isolation of the edge zone from the ingress of the impregnating agent is characterized by an increase in the breakdown rate to around 200, while capacitor windings have no protected edge zone with otherwise the same structure, a CZ) exhibited impermissible conductivity. Protection claims 1. Self-healing electrical capacitor, in particular a wound capacitor impregnated with an impregnating agent, characterized in that at least one of the metallized coverings is subdivided into partial areas connected via securing webs and that the area of the coverings comprising the securing webs is protected from the effect of the impregnating agent.

Claims (1)

2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsstege im feldfreien Raum des Kondensators liegen.2. Capacitor according to claim 1, characterized in that the securing webs lie in the field-free space of the capacitor. 3. Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht aus einem Stoff hergestellt ist, der bei Temperaturen bis 1000C fest, und erst bei Temperaturen über 10000 flüssig ist. 4. Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht aus einem ausgehärteten Kunststoff besteht. 3. Capacitor according to claim 1 or 2, characterized in that the protective layer is made of a substance that is at Temperatures up to 1000C, and only at temperatures above 10000 is liquid. 4. Capacitor according to claim 1 or 2, characterized in that the protective layer consists of a hardened plastic. 5. Kondensator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht aus einem Stoff der Gruppe der Polyurethane oder Polyesterharze besteht.5. Capacitor according to claim 4, characterized in that the protective layer consists of a substance from the group of polyurethanes or polyester resins.