DE1922822C3 - Imprägnierter elektrischer Kondensator und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen imprägnierten elektrischen Kondensator, dessen Dielektrikum aus Kunststoffolien besteht, die vom Imprägniermittel angequollen sind, und bei dem die Kondensatorbeläge aus metallisierten Papierbändern bestehen, bei dem die Papierbänder beidseitig metallisiert sind, wobei die beiden Metallschichten auf jedem Papierband dem gleichen Potential zugeordnet sind, bei dem das Dielektrikum aus Polypropylenfolien besteht und das Imprägniermittel ein Isolieröl ist, das 15 bis 20% hauptsächlich wasserstoffbindende aromatische Anteile, sowie etwa 30% naphthenische und zwischen 50 und 60% paraffinische Anteile enthält und eine Mindestquellung der Polypropylenfolie von 0,3 μίτι bewirkt, nach Patent 15 64 792,4.

Bei Gleichspannungskondensatoren werden in großem Umfang Kunststoffolien verwendet. Bei Wechselspannungskondensatoren, insbesondere solchen für Netzfrequenzen, verwendet man als Dielektrikum bis heute in der Regel nur mit Isolieröl imprägniertes Papier. Aus der US-Patentschrift 33 63 156 sind imprägnierte Wickelkondensatoren bekannt, bei denen das Dielektrikum sowohl aus Kunststoffolien als auch aus mit Isolieröl imprägniertem Papier besteht. Derartige Kondensatoren lassen sich vollständig durchimprägnieren.

Kondensatoren mit reinem Kunststoffoliendielektrikum und mit Metallfolien als Beläge lassen sich praktisch nicht durchimprägnieren, da infolge der großen Oberflächenglätte die Luftspalte sehr gering sind und zu Beginn des Imprägniervorganges durch das zuerst in den Wickel eindringende Imprägniermittel die Kunststoffolien in den Wickelstirnbereichen angequollen werden können und durch die dann auftretende Folienverbreiterung ein weiteres Eindringen von Imprägniermittel in das Kondensatorinnere verhindert werden kann.

Aus der »Siemens-Zeitschrift 42 (1968), Heft 4, Seiten 233 ff« ist aus dem Aufsatz von Reinhard Behn, »MKV-Kondensatoren, ein neuer selbstheilender Motor- und Leistungskondensator« ein Kondensator bekannt und auch im Hauptpatent beschrieben, bei dem das imprägnierte Dielektrikum nur aus Polypropylenfolien besteht und bei dem als Beläge beidseitig metallisierte Papierbänder verwendet werden. Obwohl

ίο die dort verwendeten Kunststoffolien vom genannten Imprägniermittel anquellbar sind, können auch derartige Kondensatoren durchimprägniert werden.

Für die Imprägnierung der zuletzt beschriebenen Kondensatortypen benötigt man jedoch noch eine verhältnismäßig lange Zeit und die Kondensatoren müssen lange in das Isolierölbad getaucht werden, wenn eine vollständige Burchimprägnierung erreicht werden soll. Die Imprägnierzeit ist dann bei Wickelkondensatoren von den Wickelbedingungen abhängig; z. B. ist man bei regenerierfähigen Kondensatoren bestrebt, die Kondensatorlagen wegen der Wickelstabilität, Kapazitätskonstanz, der Vermeidung von Lunkerbildung und Sprüherscheinungen und um eine rechtzeitige Löschung des Durchschlagfunkens zu erzielen, mit einem bestimmten Mindestdruck aufeinanderzuwickeln. Dieser Mindestdruck kann so hoch sein, daß eine einwandfreie Durchimprägnierung der Kondensatoren erst nach . langer Imprägnierzeit möglich ist.

Mis der DE-Patentanmeldung B 8211 VIIIc/21g ist ein Kondensator mit einem Dielektrikum aus einem einseitig geglättetem Papierband bekannt. Die Metallschicht eines Belags wird auf die glatte Seite des Papieres aufgebracht, womit der Verlustfaktor verbessert wird. Der bekannte Kondensator ist jedoch nicht imprägniert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vollständige Durchimprägnierung bei einem Wickelkondensator mit dem eingangs genannten Kondensatoraufbau zu beschleunigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Kondensator der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die bei Ausbildung des Kondensators ais Wickelkondensator mit den Metallschichten versehenen Papierbänder Satinagen A bis C besitzen und auf der konvexen Wickelseite eine rauhere Oberfläche aufweisen als auf der konkaven Wickelseite.

Die Kennzeichnung von Zwischenstufen zwischen Papier höchster Pressung und maschinenglattem Papier durch mit großen Buchstaben bezeichnete Satinagewerte ist allgemein üblich, siehe z. B. die Zeitschrift »Elektrotechnik«, November 1952, 6. Jhrgg., Heft 11, Seiten 559 und 560.

Man erhält bei diesem Aufbau im Wickel auf der konvexen, rauheren Papierseite einen größeren Luftspalt als auf der konkaven, glatteren Papierseite. Durch eine anschließende Temperbehandlung der Wickelkörper, welche insbesondere gleichzeitig in vorteilhafter Weise die Trocknung der unimprägnierten Wickelkörper sein kann, schrumpfen die Polypropylenfolien, welche aufgrund ihrer Herstellung einen gewissen Reckungsgrad aufweisen, um einen mehr oder weniger großen Betrag. Sie schrumpfen z. B. um etwa 6,5% bei 120° C. Dadurch legen sich diese Kunststoffolien enger an die konvexe Wickelseite und verkleinern den ursprünglich größeren Luftspalt. Infolge der Steifigkeit der metallisierten Papierfolien rückt auf der konkaven Seite die Kunststoffolie etwas von der glatteren Papierseite ab. Der ursprünglich geringe Luftspalt wird

dadurch vergrößert Alle Luftspalte weisen dann eine solche Größe auf, daß eine beschleunigte Durchimprägnierung möglich ist

Beim umgekehrten Aufbau, d.h. wenn die glattere Papierseite konvexseitig angeordnet wäre, würde beim Schrumpfen der Kunststoffolie der an sich schon engere Luftspalt noch weiter verkleinert yerden. Dadurch wird die Imprägnierdauer deutlich verlängert

In der Figur ist ein Schnitt durch einen Kondensatorwickelkörper quer zu dessen Längsausdehnung gezeigt, wobei zwei beidseitig metallisierte, als Beläge wirkende Papierbänder und eine dazwischenliegende Polypropylenfolie dargestellt sind. Die Beläge des Kondensators bestehen aus Papierbändern 1, auf welche beidseitig Metallschichien 4 und 5 aufgebracht sind. Die Dielektrikumsfolie 2 besteht aus Polypropylen, das vom verwendeten Imprägniermittel angequollen wird und bei einer Wärmebehandlung schrumpft Das Imprägniermittel ist ein Isolieröl, das 15 bis 20% hauptsächlich wasserstoffbindende aromatische Anteile, sowie etwa 30% naphthenische und zwischen 50 und 60% paraffinische Anteile enthält ,und eine Mindestquellung der Polypropylenfolie von 0,3 μπι bewirkt Um eine beschleunigte vollständige Durchimprägnierung des Wickelkörpers zu erhalten, ist die konvexe Seite der Papierbänder, auf welchen sich die Metallschichten 4 befinden, rauher. Die Metallschichten 5 auf der konkaven d. h. der dem Wickelkern zugekehrten Seite der Papierbänder, befinden sich auf glatteren Papieroberflächen. Die Luftspalte 6 auf der konvexen Wickelseite der Papierbänder, d. h. der dem Wickelkern abgekehrten Seite der Papierbänder sind größer als die Luftspalte 7 auf der konkaven Wickelseite der Papierbänder. Schrumpft bei der Trocknung oder einer sonstigen Wärmebehandlung die Polypropylenfolie 2, so werden die anfangs kleineren Luftspalte 7 auf der konkaven Wickelseite der Papierbänder etwas vergrößert und die anfangs größeren auf der konvexen Wickelseite etwas verkleinert

Die Luftspalte 6 auf der konvexen Wickelseite bleiben groß genug, daß sie für eine beschleunigte Durchimprägnierung ausreichende Ei^dringkanäle bilden. Die auf der konkaven Wickelseite uefindlichen Luftspalte 7 werden vergrößert, so daß auch sie ebenfalls ausreichend große imprägnierkanäle bilden.

Vom Wickelinneren her ist folgende Reihenfolge zu beachten: glattere metallisierte Papieroberfläche, rauhere metallisierte Papieroberfläche, Dielektrikumsfolie, glattere metallisierte Papieroberfläche rauhere metallisierte Papieroberfläche.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Imprägnierter elektrischer Kondensator, dessen Dielektrikum aus Kunststoffolien besteht, die vom Imprägniermittel angequollen sind, und bei dem die Kondensatorbeläge aus metallisierten Papierbändern bestehen, bei dem die Papierbänder beidseitig metallisiert sind, wobei die beiden Metallschichten auf jedem Papierband dem gleichen Potential zugeordnet sind, bei dem das Dielektrikum aus Polypropylenfolien besteht und das Imprägniermittel ein Isolieröl ist, das 15 bis 20% hauptsächlich wasserstoffbindende aromatische Anteile, sowie etwa 30% naphthenische und zwischen 50 und 60% paraffinische Anteile enthält und eine Mindestquellung der Polypropylenfolie von 0,3 μηι bewirkt, nach Patent 15 64 792,4 dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung des Kondensators als Wickelkondensator die mit den Metallschichten versehenen Papierbänder Satinagen A bis C besitzen und auf der konvexen Wickelseite eine rauhere Oberfläche aufweisen als auf der konkaven Wickelseite.

2. Verfahren zur Herstellung eines Kondensators nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator nach dem Wickeln getempert wird, so daß die Kunststoffolien schrumpfen und daß dann der Wickelkörper imprägniert wird.