DE1954948B2 - Regenerierfähiger elektrischer Kondensator - Google Patents

Description

Gegenstand des Hauptpatents ist ein regenerierfähiger elektrischer Kondensator, bei dem gegenpolige Beläge gegeneinander versetzt auf die Dielektrikumsfolien aufmetallisiert sind, bei dem diese Dielektrikumsfolien derart übereinander angeordnet sind, daß sich gleichpolige Beläge gegenüberliegen, und bei dem die Beläge über Stirnkontaktschichten mit Stromzuführungen verbunden sind, wobei zwischen je zwei ganz oder nahezu bis an die stirnseitigen Kanten benachbarter Dielektrikumsfolien reichende, gleichpolige Beläge eine Isolierstoffolie so eingelegt ist, daß die bis an die stirnseitigen Kanten ragenden Belagsränder über die Folie hinausragen, und die Stirnkontaktschichten die über die Folie hinausragenden Belagsränder erfassen.

Aus der deutschen Auslegeschrift 10 93 162 ist ein regenerierfähiger elektrischer Kondensator bekannt, welcher aus beidseitig metallisierten Dielektrikumsfolien besteht Die metallisierten Dielektrikumsfolien weisen dabei an der einen Folienlängskante metallfreie Randstreifen auf und die anderen metallisierten Dielektrikumsfolien an der anderen Längskante. Zwei derartige Dielektrikumsfolien sind zu einem Kondensator derart verwickelt, daß zwei benachbarte Metallisierungen deckungsgleich Übereinander angeordnet sind. Dieser Kondensator besitzt mehrere Nachteile. Der bekannte Kondensator regeneriert nämlich bei höheren Spannungen unzureichend, weil ein Durchschlag in den Nachbarlagen der Beläge Folgedurchschläge erzeugt die sich bis zu einem Schmelzdurchschlag verstärken können. Außerdem ist die Sprüheinsatzspannung dieser Kondensatoren unerwarteterweise relativ niedrig. In

ίο der Praxis ist es nämlich kaum möglich, die Metallisierungskanten, welche neben den belagfreien Isolierrändern liegen, bündig zur Deckung zu bringen. An diesen Stellen tritt deshalb sehr bald Sprühen auf. Der überstehende Belagsteil wird dabei abgesprüht, bis sich beide Metallisierungskanten genau überdecken. Aus diesem Sprühen ergeben sich Folgedurchschläge. Weiterhin sind die bekannten Kondensatoren schlecht imprägnierbar, da die Luftspalte zwischen den metallisierten Dielektrikumsfolien sehr schmal sind. Weiterhin zeigt es sich, daß Kondensatoren dieser Bauart schlecht kontaktierbar sind, da die Folien zumindest ungefähr bündig miteinander verspult sind und an den Stirnseiten keine Fugen entstehen, an denen sich das Schoopmaterial verkrallen kann.

Aus der am 28.12.1950 ausgelegten deutschen Patentanmeldung ρ 23 211 VIII c/21 g ist es bekannt, beidseitig metallisierte Dielektrikumsbänder zu Kondensatoren zu verwickeln. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die dort angewandte »indirekte« Kontaktie- rung eines Belags über den anderen Belag wegen der auf den Belägen befindlichen Oxidschichten Schwierigkeiten bereiten kann.

Aus der FR-PS 15 60 283 ist ein Kondensator bekannt welcher aus verwickelten, beidseitig metalli sierten Dielektriumsfolien besteht Dabei kann eine nichtmetallisierte Folie mitverwickelt werden, die sich aber nicht im feldfreien Raum befindet Der bekannte Kondensator ist weder imprägniert, noch weist er Stirnkontaktschichten auf.

"to Der Kondensator gemäß dem Hauptpatent ist infolge der gestuften Struktur der Stirnflächen durch Kontaktschichten gut kontaktierbar. Die Stirnkontaktschichten sind nämlich mechanisch einwandfrei an den Stirnflächen verankert Es zeigen sich jedoch bei diesem Kondensator an den nichtkontaktierten Kanten der Beläge Sprüherscheinungen, welche zur Zerstörung des Kondensators führen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, beim Kondensator gemäß dem Hauptpatent die Sprüheinsatzspannung zu

so erhöhen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Kondensator zumindest in den stirnseitigen Bereichen imprägniert ist Da der Kondensator zumindest in den stirnseitigen Randbereichen imprägniert ist, kann gemäß der Erfindung der Kondensator auch vollständig imprägniert sein. Es genügt aber um die Sprüheinsatzspannung an den nicht kontaktierten Kanten der Beläge, welche sich neben den metallfreien Randlängsstreifen befinden, zu erhöhen, den Kondensator nur in diesen Bereichen, daß heißt in den stirnseitigen Randbereichen des Kondensatorkörpers zu imprägnieren. Der erfindungsgemäße Kondensator ist gut imprägnierbar. Da der Luftspalt nicht im Feld liegt und dielektrisch deshalb nicht wirksam wird, können Beilauffolien verwendet werden, die sich für die Imprägnierung gut eignen. Hierzu verwendet man bevorzugt extrem rauhes Papier. Durch die Imprägnierung hat es sich herausgestellt, daß

der Kondensator bei höheren Spannungen betrieben werden kann. Außerdem weist der erfindungsgemäße Kondensator eine gute Regenerierfähigkeit auf. Die beigespulten Isolierstoffolien wirken nämlich als Durchschlagbegrenzung und können weiterhin als Sauerstoff- bzw. Wasserstofflieferanten dienen.

In Ausgestaltung der Erfindung werden für die beigespulten nicht metallisierten Isolierstoffolien von Imprägniermittel anquellbare Kunststoffolie« verwendet Die angequollenen Kunststoffolien vergrößern ihr ι ο Volumen und legen sich um die nicht kontaktierten Belagskanten.

Zur Ausgestaltung der Erfindung sind verschiedene Möglichkeiten denkbar. In vorteilhafter Weise kann man abwechselnd beidseitig metallisierte Dielektrikumsfclien und unmetallisierte Isolierstoffbänder aufeinanderlegen. Weiterhin ist es von Vorteil, abwechselnd zwei unmittelbar aneinanderliegende, beidseitig metallisierte Dielektrikumsfolien, deren Metallisierungen auf den Berührungsflächen sich genau überdecken, und eine nichtmetalJisierte Isolierstoffolie anzuordnen.

Anhand der Figuren soll an Ausführungsbeispielen die Erfindung und Vorteile derselben erläutert werden.

F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kondensators.

Fig.2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kondensators.

In der F i g. 1 ist ein Kondensator dargestellt, bei dem abwechselnd beidseitig metallisierte Dielektrikumsbänder 1 bzw. 2, welche die Beläge 3,4 und 5,6 tragen, und eingelegte, nicht metallisierte Isolierstoffbänder 7 und 8 übereinandergeschichtet sind.

In der Fig.2 sind abwechselnd zwei unmittelbar aneinanderliegende, beidseitig metallisierte Dielektrikumsfolien 1 und 2 und eine nichtmetallisierte Isolierstoffolie 8 übereinander angeordnet. Es hat sich nämlich gezeigt, daß es zur Imprägnierung des Kondensatorkörpers ausreicht, wenn pro zwei metallisierte Dielektrikumsbänder eine imprägnierbare Isolierstoffolie 8 in den Kondensatorkörper eingebracht wird.

Die saugfähigen bzw. imprägnierbaren Isolierstoffolien 7 und 8 vermögen in vorteilhafter Weise Sauerstoff oder Wasserstoff abzugeben. Als geeignetes Material erweist sich hier Papier.

In vorteilhafter Weise sind die nichtmetallisierten Isolierstoffbänder nicht so breit bemessen wie die metallisierten Dielektrikumsfolien, so daß gestufte Stirnflächen entstehen. In den Fugen der Stirnflächen können sich stirnseitig aufgebrachte Kontaktschichten gut verankern. Die sich gegenüberliegenden Metallisie- so rungen 4 und 6 bzw. 3 und 5 der beiden Dielektrikumsfolien 1 und 2 erstrecken sich jeweils bis zu der gleichen Stirnseite. Die Belagsränder dieser Metallisierungen werden dort von den stirnseitig aufgebrachter. Stirnkontaktschichten erfaßt und mit den äußeren Stromzuführungselementen kontaktsicher verbunden. Im fertigen Kondensator bilden demnach die beiden Metallisierungen 4 und 6, welche sich auf verschiedenen Dielektrikumsfolien befinden, einen Kondensatorbelag und die beiden Metallisierungen 3 und 5, welche wiederum auf verschiedenen Dielektrikumsbändern liegen, bilden — da sie über die stirnseitig aufgebrachten Kontaktschichten kurzgeschlossen sind — den Gegenbelag. Zwischen diesen kurzgeschlossenen Metallisierungen liegen im feldfreien Raum die nichtmetallisierten Isolierstoffbänder 7 und 8. Durch diesen Aufbau liegen die Ölspalte praktisch nicht im elektrischen Feld des Kondensators, d. h., sie werden dielektrisch nicht beansprucht Lunker, die z. B. durch starke Temperaturänderungen oder durch innere mechanische Spannungen entstehen können, beeinflussen die Sprüheinsatzspannungen nicht Randsprühen an den Metallisierungskanten neben den metallfreien Rändern auf den metallisierten Oberflächen der Dielektrikumsfolien und anfängliches Sprühen an Durchschlagsstellen können selbständig ausheilen. Die Kondensatoren sind ausgezeichnet imprägnierbar, weil man auch extrem rauhes Papier für die unmetallisierten Isolierstoffolien 7 und 8 verwenden kann. Große ölspalte bzw. geringer Wickeldruck schaden den elektrischen Eigenschaften nicht. Außerdem wird die Sprüheinsatzspannung heraufgesetzt, da an den Kanten der Beläge sich Isolieröl befindet Weiterhin wirken die Beilauffolien 7 und 8 und die eine Beilauffolie in der F i g. 2 als Durchschlagsbegrenzung. Findet nämlich z. B. im Kondensator der F i g. 1 ein Durchschlag im Dielektrikum 2 zwischen den beiden Metallisierungen 5 und 6 statt, so hemmt die eingelegte Isolierstoffolie 7 einen weiteren Durchschlag bis zur Metallisierung 4 bzw. wird diese nicht beschädigt, wie es bei den bekannten Kondensatoren der Fall ist. Auch beim Kondensator der Fig.2 tritt diese Durchschlagsbegrenzung durch die Isolierstoffolie 8 auf.

Verwendet man als beilaufende Isolierstoffolien 7 bzw. 8 von Imprägniermittel anquellbare Kunststoffolien, dann legen sich die angequollenen Kunststoffolienteile eng an die nicht kontaktierten Belagskanten an und setzen die dort herrschende elektrische Feldstärke herab, dadurch wird die Sprüheinsatzspannung an diesen Stellen erhöht. Damit sich die anquellbaren beilaufenden Kunststoffolien um die Belagskanten legen, ist bei der Herstellung des Kondensatorkörpers darauf zu achten, daß die beilaufenden Folien über die nicht kontaktierten Belagskanten überstehen, wie es in den F i g. 1 und 2 dargestellt ist. Zu diesem Zweck eignen sich als beilaufende Kunststoffolien Polypropylenfolien, als geeignete Imprägniermittel erweisen sich solche Isolieröle, welche unter den Handelsnamen SHELL K 8 erhältlich sind.

Die erfindungsgemäßen Kondensatoren lassen sich am besten als Wickelkondensatoren herstellen. Es werden bei einem Aufbau der F i g. 1 vier verschiedene Folien auf dem Wickeldorn aufgewickelt und bei einem Aufbau der F i g. 2 drei Folien.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Regenerierfähiger elektrischer Kondensator, bei dem gegenpolige Beläge gegeneinander versetzt auf die Dielektrikumsfolien aufmetallisiert sind, bei dem diese Dielektrikumsfolien derart übereinander angeordnet sind, daß sich gleichpolige Beläge gegenüberliegen, und bei dem die Beläge über Stirnkontaktschichten mit Stromzuführungen verbunden sind, wobei zwischen je zwei ganz oder nahezu bis an die stirnseitigen Kanten benachbarter Dielektrikumsfolien reichende, gleichpolige Beläge eine Isolierstoffolie so eingelegt ist, daß die bis an die stirnseitigen Kanten ragenden Belagsränder über die Folie hinausragen, und die Stirnkontaktschichten die über die Folie hinausragenden Belagsränder erfassen nach Patent 17 64 546, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator zumindest in den stirnseitigen Randbereichen imprägniert ist

2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingelegten Isolierstoifolien (7 und 8) saugfähig sind.

3. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingelegten Isolierstoffolien (7 und 8) quellbar sind.

4. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die metallisierten Dielektrikumsfolien (1 und 2) an den Stirnflächen über die eingelegten Isolierstoffolien (7 und 8) überstehen.

5. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eingelegten Isolierstoffolien (7 und 8) bei einem Durchschlag durch das Dielektrikum Wasserstoff bzw. Sauerstoff abzugeben vermögen.

6. Kondensator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eingelegten Isolierstoffolien (7 und 8) aus Papier bestehen.

7. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die eingelegten Isolierstoffolien (7 und 8) an den nichtkontaktierten Belagskanten über die Beläge überstehen.