DE3434234A1

DE3434234A1 - Regenerierfaehiger elektrischer wickelkondensator

Info

Publication number: DE3434234A1
Application number: DE19843434234
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz 7922 Herbrechtingen Schindhelm; Reiner Dr. 7920 Heidenheim Simson
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-09-18
Filing date: 1984-09-18
Publication date: 1986-03-27

Description

Regenerierfähiger elektrischer Wickelkondensator
Die Erfindung betrifft einen regenerierfähigen elektrischen Wickelkondensator, der aus unmetallisierten, als Dielektrikum dienenden Folien und beidseitig metallisierten, in einem feldfreien Raum angeordneten Belag-Trägerfolien besteht, bei dem die gegenpoligen Belag-Träger folien abwechselnd an den Stirnseiten überstehen und dort mit Stirnkontaktschichten verbunden sind, und bei dem die Metallisierungen der Belag-Träger folien an den nicht mit den Stirnkontaktschichten verbundenen Seiten Freirandstreifen der Breite x besitzen.
Derartige Kondensatoren sind aus der DE-AS 15 64 711 bekannt. Dort bestehen die Belag-Trägerfolien vorzugsweise aus Papier und die Dielektrikumsfolien aus Kunststoff (z.B. Polypropylen). Bei Imprägnierung mit z.B. Mineralöl sind diese Kondensatoren mit hoher Wechselfeldstärke belastbar und eignen sich für den Einsatz als Motorbetriebskondensatoren, Blindleistungskompensationkondensatoren sowie Bedämpfungs- und Kommutierungskondensatoren.
Die höchste elektrische Belastung tritt bei diesem Kondensatoraufbau an den nicht mit den Stirnkontaktschichten verbundenen Belagskanten auf. Nach der Formel: tritt dort eine erhöhte Feldstärke t K auf, wobei dE die Dicke des Dielektrikums und d8 die Dicke des Metallbelags an der Kante sind. t H ist die elektrische Feldstärke im homogenen Bereich im Inneren des Kondensatorswickels.
Die Kantenfeldstärke & K an der Belagskante kann je nach den Verhältnissen 10 bis 100 mal hohere Werte erreichen als die homogene Feldstärke H im Kondensatorinneren.
Zu dieser elektrischen Höchstbelastung kommt an dieser Stelle auch noch eine erhöhte mechanische Beanspruchung hinzu, da die Dielektrikums- bzw. Belags-Trägerfolien zur Isolation mit einem Versatz aufgewickelt werden. In den Randbereichen des Kondensatorwickels baut sich deshalb gegenüber dem Wickelinneren ein Materialdefizit auf, das um so deutlicher ausfällt, je mehr Windungen der Wickel enthält.
Insbesondere wenn der Papierbelagträger aus anderen Gründen durch eine Kunststoffolie ersetzt wird, bildet sich durch den Wickelzug beim Wickeln eine Einschnürung aus, die durch thermische Vorbehandlung, durch den Flammspritzvorgang oder durch Belastung bei höheren Temperaturen noch verstärkt wird. Durch diese mechanische Überbeanspruchung des Belagträgers im Bereich der Belagschnittkante kann der Belag durch Dehnung und Risse derart geschädigt werden, daß sich längs dieser Kante gehäuft Durchschlagsnester ausbilden und zum Belagabbau oder sogar zum Ausfall des Kondensators durch Abkontaktierung führen.
Es ist zwar aus der Zeichnung der DE-AS 15 64 711 bekannt, die Metallisierungen der Belag-Trägerfolie an der nicht mit der Stirnkontaktschicht verbundenen Seite mit einem Freirand zu versehen, jedoch ist über die Breite des Freirandes in dieser Druckschrift nichts ausgesagt, weil dort das Problem einer Verbesserung der Regenerierfähigkeit durch eine bestimmte Ausgestaltung der Flächenleitwerte der Metallisierung behandelt wird. Aussagen über erhöhte Kanten feldstärken im Bereich der Belagskanten und die damit zusammenhängenden Probleme durch Einschnürungen an den Stirnseiten sind in der Druckschrift nicht enthalten.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen regenerierfähigen elektrischen Wickelkondensator der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem auch bei mechanischen Einschnürungen im Stirnseitenbereich ein Belagabbau durch überhöhte Kantenfeldstärken nicht eintritt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Breite x der Freirandstreifen 0,5 bis 5 mm beträgt.
Vorzugsweise bestehen bei einem derartigen Kondensator die Dielektrikumsfolien aus Polypropylen, Polykarbonat, Polyphenylenoxid oder Polyethylenterephthalat und die Belag-Trägerfolien aus Papier, Polypropylen, Polyester oder Polykarbonat.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann der Kondensatorwickel mit einer Isolierflüssigkeit imprägniert oder mit einem Isoliergas, z.B. SF6, gefüllt sein.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In der Figur ist ein schematischer Wickelaufbau in nicht maßstabsgerechter Weise dargestellt. Die beiden Dielektrikumsfolien 1, 2 bestehen beispielsweise aus 6 pm dicken Polypropylenfolien. Die Belag-Trägerfolien 3, 4 sind beispielsweise 8 um dick und bestehen aus Polypropylen, Polyester oder Polykarbonat. Die Belag-Trägerfolien 3, 4 sind beidseitig mit regenerierfähigen Metallschichten 5, 6 bzw. 7, 8 versehen. Die einzelnen Folien sind derart mit einem Versatz verwickelt, daß die Belag-Trägerfolien 3, 4 an jeweils entgegengesetzen Enden mit Stirnkontaktschichten 9, 10 verbunden werden können, ohne daß es zu Kurzschlüssen im Kondensatorwickel kommt. Durch diesen, zur Isolation notwendigen Versatz entstehen wie der Figur zu entnehmen ist in den stirnseitigen Randbereichen des Kondensatorwickels Freiräume, welche durch mechanische Beanspruchungen zu Eimschnürungen des Wickels führen können. Dabei können die Folien umknicken, so daß eine Schädigung der Metallschichten mit dem beschriebenen Kapazitätsabbau eintreten kann.
Die Freirandstreifen x der Breite 0,5 bis 2,5 mm gewährleisten, daß mechanische Uberbeanspruchungen im Stirnseitenbereich nicht zu einer Schädigung führen. Versuche haben ergeben, daß Kondensatoren gemäß der Erfindung keine Schädigungen durch Kapazitätsabbau aufweisen.
Die Vorteile des geschilderten Aufbaus ergeben sich sowohl bei imprägnierten als auch bei nichtimprägnierten Kondensatorausführungen. Dies wird darauf zurückgeführt, daß durch den zusätzlichen Freirandstreifen der genannten Breite die elektrische Höchstbeanspruchung von der mechanischen Überbeanspruchung geometrisch hinreichend getrennt ist.
4 Pateytansprüche 1 Figur Leerseite -

Claims

Patentanspruche S Regenerierfähiger elektrischer Wickelkondensator, der aus unmetallisierten, als Dielektrikum dienenden Folien und beidseitig metallisierten, in einem feldfreien Raum angeordneten Belag-Trägerfolien besteht, bei dem die gegenpoligen Belag-Tragerfolien abwechselnd an den Stirnseiten überstehen und dort mit Stirnkontaktschichten verbunden sind und bei dem die Metallisierungen der Belag-Trägerfolien an den nicht mit den Stirnkontaktschichten verbundenen Seiten Freirandstreifen der Breite x besitzen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Breite x der Freirandstreifen 0,5 bis 5 mm beträgt.
2. Regenerierfähiger elektrischer Wickelkondensator nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß die Dielektrikumsfolien aus Polypropylen, Polykarbonat, Polyphenylenoxid oder Polyethylenterephthalat bestehen.
3. Regenerierfähiger elektrischer Wickelkondensator nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Belag-Trägerfolien aus Papier, Polypropylen, Polyester oder Polykarbonat bestehen.
4. Regenerierfähiger elektrischer Wickelkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß er mit einer Isolierflüssigkeit imprägniert oder mit einem Isoliergas, z.B.

Schwefelhexafluorid, gefüllt ist.