DE943141C

DE943141C - Verfahren zur kuenstlichen Alterung von sogenannten Metallpapier-Kondensatoren

Info

Publication number: DE943141C
Application number: DES16199D
Authority: DE
Inventors: Norbert Muellbauer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1941-07-16
Filing date: 1941-07-16
Publication date: 1956-05-09

Description

Verfahren zur künstlichen Alterung von sogenannten Metallpapier-Kondensatoren Die sogenannten Metallpapier-Kondensatoren enthalten Dielektrika, auf welche die Belegungen festhaftend in dünner Schicht, beispielsweise durch Aufdtmpfen, aufgebracht sind, wobei die Schichtstärke der Belegungen so bemessen ist, daß bei einem Durchschlag des Kondensators an einer schwachen Stelle im Dielektrikum der Belag um die Durehschdügsstelle herum infolge der Belastung durch den Kurzschlußstrom weggebrannt bzw. nichtleitend gestaltet wird, so daß der Kondensator nach erfolgtem Durchschlag wieder betriebsbereit ist. Ein eben hergestellter Kondensator enthält nun mehr oder weniger zahlreiche Fehlerstellen, die früher oder später zu Durchschlägen führen können. Es ist nun erwünscht, diese Fehlerstellen vor dem endgültigen Einbau des Kondensators in eine Schaltung unschIdlich zu machen, schon allein deswegen, um zu erkennen, ob alle eintretenden Durchschläge für den Kondensator unschädlich verlaufen. Man bemüht sich deswegen, durch eine als Fabrikationsschritt gewertete künstliche Alterung mindestens einen Teil der schwachen Stellen des Dielektrikums auszubrennen, indem man entweder das metallisierte Dielektrikum oder aber besser den fertiggestellten Kondensator einer bestimmten Beanspruchung .unterwirft.
Bei in dieser Richtung angestellten Untersuchungen ergab sich nun, daß man grundsätzlich zwei verschiedenartige Durchschlagsmöglichkeiten unterscheiden maß, und zwar einmal die reinen Fehlerstellen des Dielektrikums, die eine mehr oder weniger gut leitende Verbindung zum Gegenbelag bilden und damit den Isolationswert des Kondensators verschlechtern, und auf der anderen Seite jene Fehlerstellen, die zwar zunächst außerordentlich gut isoliert sind, jedoch nicht spannungsfest genug bleiben und nach einiger Zeit selbst bei Betriebsspannung durchschlagen.
Es zeigte sich nun weiterhin, daß es nicht gleichgültig ist, in welcher Weise man eine künstliche Alterung vornimmt. Insbesondere' mu.ß man auf die verschiedenartigen Fehlermöglichkeiten Rücksicht nehmen und eine entsprechende Behandlung -ansetzen.
So ist es z. B. zweckmäßig, die Fehlerstellen, die einen schlechten Isolationswert ergeben, mit einer geringen Spannung; dafür aber einem möglichst großen Strom zu belasten, damit der Belag um die schlechte Isolationsstelle herum in einem weiteren Umkreis entfernt wird und der Isolationswert dabei wesentlich verbessert wird. Die Spannung wird deswegen niedrig gehalten, um die beim Durchschlag entstehende elektrische Arbeit auch klein zu halten und die Entstehung weiterer Durchschlagsstellen, die an sich'hinsichtlich des Isolationswertes brauchbar sind, zu vermeiden. Geht man nach diesem Verfahren vor, so gelangt man zu einem Kondensator, der über außerordentlich gute Isolationswerte verfügt, während seine Spannungsfestigkeit jedoch nicht besonders hoch ist.
Wendet man nun ein Alterungsverfahren an, bei dem man den Kondensator bzw. die metallisierten Bänder mit höheren Spannungen belastet, so kann man dann, wenn die Energiequelle ebenfalls große Ströme zu liefern in der Lage ist, neben den leitenden Stellen auch die nicht spannungsfesten Stellen zerstören und damit zu einem gealterten Kondensator mit den gewünschten Eigenschaften kommen. Normalerweise wird jedoch in diesem Falle die Ausbrennenergie so groß, daß ungewollt sehr große Flächenteile des Belages wegbrennen, die häufig sogar zu einer Zerstörung des Wickelkörpers führen: können.
Zur künstlichen Alterung von sogenannten Metallpapier-Kondensatoren, bei welchen auf dem Dielektrikum die leitenden Metallbelegungen festhaftend in einer solchen Stärke aufgebracht sind, daß bei Durchschlägen der Metallbelag um die Durchschtagsstelle herum in solchem Umfang wegbrennt,, daß die Durchschlagsstelle nichtleitend wird, wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß jeder Kondensator nach seiner Fertigstellung zunächst ein oder mehrmals an eine Spannungsquelle gelegt wird, deren Spannung die Betriebsspannung des Kondensators nicht übersteigt und die starke Ströme zu liefern vermag, und danach ein oder mehrmals an .eine Energiequelle höherer Spannung -(bis höchstens der r ,5fachen Spitzenspannung des Kondensators) angeschaltet wird, die aber nur kleine Ströme herzugeben vermag. Durch dieses zweistufige Alterungsverfahren gelingt es, in schonungsvollster Weise zunächst die Stellen schlechter Isolationswerte und nachfolgend die Stellen geringer Spannungsfestigkeit zu zerstören, so daß das Endprodukt über sehr hohen Innenwiderstand und gute Spannungsfestigkeit verfügt, insbesondere dann, wenn die zum Ausbrennen der nicht spannungsfesten Stellen verwendete Spannung etwas über der Spitzenspannung des Kondensators lag.
Die Energiequellen zum Ausbrennen der Fehlerstellen können hierbei Gleichspannungsquellen sein. Es können jedoch auch niederfrequente Wechselspannungsquellen verwendet werden. Um in beiden Fällen einen möglichst geringen Innenwiderstand der Energiequelle beim Ausbrennen der schlechten Isolationsstellen zu gewährleisten, und die Ausbrennenergie im Augenblick des Kurzschlusses zur Verfügung zu stellen, ist es zweckmäßig, als Energiequelle geladene Kondensatoren zu verwenden, wie es an sich auch auf anderen Gebieten bekannt ist. Es empfiehlt sich jedoch, solche Kondensatoren als Ladekondensatoren zu wählen, die hinsichtlich ihrer Dämpfung und ihrer Induktivität besonders zweckmäßig aufgebaut sind, so daß der Innenwiderstand der Energiequelle klein ist.
Im Sinne der angegebenen Regel liegt es nun, als Energiequelle bei der ersten Alterungsstufe des zu alternden Kondensators mit geringerer Spannung einen Kondensator zu verwenden, dessen Kapazität ein Vielfaches der Kapazität des zu alternden Kondensators beträgt, damit eine genügend- große Strommenge zur Verfügung steht. Für die zweite Alterungsstufe des zu alternden Kondensators mit höherer Spannung ist dann ein Kondensator als Energiequelle zu verwenden, der in der Größenordnung der Kapazität des zu alternden Kondensators liegt. Mindestens soll diese Kapazität jedoch o,5 ,uF betragen.
Es hat sich bei der Spannungsfestigkeitsalterung weiterhin als zweckmäßig erwiesen, zwischen der Spannungsquelle und dem Ladekondensator einen derartigen Widerstand einzuschalten, der der vom Ladekondensator abgegebene Dauerkurzschlußstrom höchstens o,oz bis o,5 mA/yF beträgt, um zu vermeiden, daß zu große Kurzschlußströme fließen und dabei unerwünscht große Flächenteile der Belegung wegbrennen, ' Schließlich kann es sich als günstig erweisen, zu dem zu alternden Kondensator einen festen Zusatzkondensator kleinster Dämpfung und Induktivität parallel zu schalten, wenn die Kapazität des zu alternden Kondensators sehr klein ist. Es zeigte sich, daß bei Fehlen dieses parallel geschalteten Kondensators ein Ausbrennen der unsicheren dielektrischen Stellen nicht einwandfrei eintritt: Ermittlungen ergaben,. daß es zweckmäßig ist, die Kapazität des parallel geschalteten Zusatzkondensators so zu wählen, daß diese zusammen mit der Kapazität des zu alternden Kondensators wenigstens o,5 ,uF bei einer Spannungsbeanspruchung von 25o V, mindestens o,25 ,uF bei 5oo V und mindestens o, i ,uF bei iooo V beträgt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur künstlichen Alterung von sogenannten Metallpapier-Kondensatoren, bei welchen auf den dielektrischen Zwischenlagen die leitenden Metallbelegungen festhaftend in einer solchen Stärke aufgebracht sind, daß bei Durchschlägen der Metallbelag um die Durchschlagsstelle herum in solchem Umfang wegbrennt, daß die Durchschlagsstelle nichtleitend wird, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kondensator nach seiner Fertigstellung zunächst ein oder mehrmals an eine Spannungsquelle gelegt wird, deren Spannung die Betriebsspannung des Kondensators nicht übersteigt und die starke Ströme zu liefern vermag, und danach ein oder mehrmals an eine Energiequelle höherer Spannung (bis höchstens dem i,5fachen der Spitzenspannung des Kondensators) angeschaltet wird, die aber nur kleine Ströme herzugeben vermag.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Energiequelle Kondensa-. toren vorzugsweise dämpfungs- und induktivitätsarmer Ausführung verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität des Ladekondensators für die erste Beanspruchung des zu alternden Kondensators mit geringerer Spannung ein Vielfaches der Kapazität des zu alternden Kondensators beträgt und daß die Kapazität des Ladekondensators für die zweite Beanspruchung des zu alternden Kondensators mit höherer Spannung in der Größenordnung der Kapazität des zu alternden Kondensators liegt, mindestens jedoch o,5 ,uF beträgt. q..
Verfahren nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zu alternde Kondensator mehrmals umgepolt an die Energiequelle oder -quellen angeschlossen wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 4., dadurch gekennzeichnet, daß der die Energiequelle darstellende Kondensator über einen derartigen Widerstand mit der Spannungsquelle in Verbindung gebracht wird, daß der größtmögliche Dauerkurzschlußstrom des Ladekondensators zwischen o,o2 bis o,5 mAlyF beträgt.
6. Verfahren nach den Ansprüchen i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum zu alternden Kondensator ein Zusatzkondensator kleinster Dämpfung und Induktivität geschaltet wird. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 2oo 6oo, 695 i69.