SE469303B - Kraftkondensator - Google Patents

Description

469 303 2 10 15 20 25 30 35 - Kraftkondensatorer med yttre säkring har dålig skyddsfunk- tion vid strömmar högre än 30 A vilket begränsar den maximal enhetsström. Dessutom krävs ett visst antal parallellkoppla- de kondensatorenheter i varje grupp. Kraftkondensatorer skyddade medelst yttre säkring mäste därför kopplas i få seriekopplade grupper med ett relativt stört antal paral- lellkopplade kondensatorenheter i varje grupp.

Säkringsfria kraftkondensatorer uppbyggda enligt uppfin- ningen eliminerar dessa begränsningar och kraftkondensatorer kan därmed med utnyttjande av uppfinningen byggas på mest ekonomiskt sätt i alla applikationer.

UPPFINNINGEN En kraftkondensator vilken genom uppbyggnad och funktion kombinerar de tekniska fördelarna hos kraftkondensatorer med inre säkring med enkelheten och kompaktheten hos kraftkon- densatorer med yttre säkring àstadkommes genom att, enligt föreliggande uppfinning, anordna en kraftkondensator inne- fattande ett flertal serie-parallellkopplade kondensatorele- ment, där; a, kraftkondensatorn är uppbyggd av ett flertal parallell- kopplade strängar av kondensatorelement, b, varje sträng innefattar ett flertal seriekopplade kondensatorelement c, de parallella strängarna är sinsemellan förbundna endast i sina ändpunkter och där - i kondensatorelementet ingående dielektrika och elektroder är anordnade så att elektroderna svetsas ihop vid ett genom- slag och en stum kortslutning utan risk för glimning eller átertändning uppkommer.

Företrädesvis användes kondensatorelement i form av så kallade kondensatorlindor av fullfilmstyp, där lindan är uppbyggd av flera lindade varv av som elektroder fungerande metallfolier och mellan varven anordnat fast dielektrium, i form av en eller flera polymerfilmer. Vid ett kontrollerat 10 15 20 25 30 35 3 .469 303 genomslag svetsas metallfolierna samman och åstadkommer därvid en stum kortslutning. Ett sådant element kan förbli i drift utan risk för återtändning eller glimning i felstäl- let. Ett liknande fel i ett kondensatorelement med bland- eller pappersdielektrium orsakar glimning och gasutveckling som på sikt, om felstället ej kopplas bort medelst säk- ringar, kan spränga kring kraftkondensatorn anordnad behál- lare. Dock skulle även ett genomslag i en kondensatorlinda av fullfilmstyp ingående i en konventionellt uppbyggd kraft- kondensator leda till glimning till följd av skador orsakade av den stora energiutvecklingen i felstället hos en konven- tionellt uppbyggd kraftkondensator. Detta undvikes genom att kraftkondensatorn är uppbyggd enligt uppfinningen, så att energiutvecklingen vid ett genomslag begränsas.

Vid genomslag av ett kondensatorelement kortslutes detta och enhetskapacitansen ökar obetydligt. Kapacitansändringen vid ett genomslag är av samma storleksordning som när en inre säkring kopplar bort ett felaktigt kondensatorelement i en kondensator med inre säkringar. En fördel med konstruktionen enligt uppfinningen relativt en kraftkondensator med inre säkringar är att energiutvecklingen är betydligt lägre, varför risken för skador pà närliggande element eller yttre isolation är minimal. Dessutom är en kraftkondensator enligt uppfinningen betydligt enklare att montera och koppla vid produktion än en kraftkondensator med inre säkringar. Ytter- liggare en fördel relativt kraftkondensatorer med inre säk- ringar är att kraftkondensatorer uppbyggda enligt uppfin- ningen blir betydligt kompaktare.

Företrädesvis är en kraftkondensator enligt uppfinningen uppbyggd av minst 3 parallellkopplade strängar av kondensa- torelement, där varje sträng innefattar minst 3 kondensator- element.

I en utföringsform med kondensatorelement i form av konden- satorlindor av fullfilmstyp, där lindan är uppbyggd av flera lindade varv av som elektroder fungerande metallfolier och 469 303 4 10 15 20 25 30 35 mellan varven anordnat fast dielektrikum, i form av polymer- film, är kondensatorlindorna anordnade staplade på varandra och seriekopplade. Två samlingsskenor är anordnade längs hela stapeln. Till dessa skenor ansluts strängarna av serie- kopplade kondensatorelement. Genom att strängarna är anslut- na omväxlande, till vardera skenan, växlas polariteten mellan närliggande strängar och stora potentialskillnader längs kondensatorstapeln undvikes. Maximal spänning mellan tvà närliggande kondensatorlindor motsvarar två elementspän- ningar. Genom denna, relativt känd teknik förenklade, upp- byggnad kan mycket kompakta kraftkondensatorer med energi- begränsande egenskaper byggas utan säkringar. Dessa kraft- kondensatorer kombinerar de tekniska fördelarna med inre säkringar med enkelheten hos kraftkondensatorer med yttre säkring. Den energibegränsande uppbyggnaden säkerställer också att vid uppkomst av fel ett kontrollerat genomslag, det vill säga ett genomslag med begränsad och kontrollerad energiutveckling, uppstår varvid metallfolierna svetsas samman och åstadkommer en stum kortslutning utan att glim- ning eller gasutveckling uppstår. Dessutom medför denna energibegränsande uppbyggnad att kondensatorenheten med det felaktiga kondensatorelementet kan förbli i drift utan risk för återtändning eller glimning i felstället.

Uppfinningen har i det föregående i huvudsak exemplifierats med kraftkondensatorer innefattande kondensatorelement i form av kondensatorlindor av fullfilmstyp men är naturligt- vis tillämplig för andra typer av kondensatorelement där ett kontrollerat genomslag leder till en stum kortslutning så att kondensatorenheten med det felaktiga kondensatorelemen- tet kan förbli i drift utan risk för återtändning eller glimning i felstället.

FIGURER Uppfinningen beskrivs mer ingående i det följande med hän- visning till figurerna 1 till 3. Figur l och 2 visar kraft- kondensatorer enligt känd teknik med inre respektive yttre n 10 15 20 25 30 35 É469 303 5 säkringar. Figur 3 visar en kraftkondensator utan säkringar enligt uppfinningen och figur 4 en fördragen utföringsform med kondensatorelementen i form av s.k. kondensatorlindor.

FIGURBESKRIVNING I figur 1 visad kraftkondensator 10 är skyddad medelst inre säkringar 12. Kraftkondensatorn är uppbyggd av ett flertal seriekopplade grupper 11. Varje grupp 11 innefattar ett flertal parallelkopplade kondensatorelement 13 där varje kondensatorelement är kopplat i serie med sin egen säkring 12. För urladdning av kraftkondensatorn är för varje grupp 11 av parallellkopplade kondensatorelement 13 ett urladd- ningsmotstànd 14 anordnat parallellkopplat med gruppen 11.

Kraftkondensatorn 10 omslutes av en behållare l5.En kraft- kondensator enligt figur 1 uppbyggd med inre säkringar blir komplicerad och dyr då den ineehàller ett stort antal kondensatorelement 13 och säkringar 12.

En kraftkondensator skyddad medelst yttre säkring visas i figur 2. Ett flertal grupper 21 av parallellkopplade konden- satorelement 23 är anordnade seriekopplade. Till skillnad från kraftkondensatorn i figur 1 finns inga säkringar i direkt anslutning till kondensatorelementen 23 utan kraft- kondensatorn 20 skyddas medelst en utanför kraftkondensatorn 20 anordnad yttre säkring 22. För urladdning av kraftkonden- satorn 20 är ett urladdningsmotstånd 24 anordnat. Urladd- ningsmotstàndet 24 är anordnat parallellkopplat med kedjan av seriekopplade grupper 21 av parallellkopplade kondensa- torelement 23. Detta innebär dock att vid elementfel upp- kommer hög urladdningsenergi vid felstället, vilket medför risk för sprängning av kring kraftkondensatorn 20 anordnad behållare 25. Dessutom uppkommer stora kapacitansvariationer före och efter säkringsfunktionen.

I figur 3 visas en kraftkondensator utan säkringar enligt uppfinningen. Kraftkondensatorn 30 är uppbyggd av ett fler- 46-9 303 6 10 15 20 25 30 35 tal parallellkopplade strängar 36 av seriekopplade kondensa- torelement 33, där de parallella strängarna 36 är sinsemel- lan förbundna endast i sina ändpunkter. För urladdning av kraftkondensatorn 30 är ett urladdningsmotstànd 34 anordnat.

Urladdningsmotstàndet 34 är anordnat i parallell med strängarna 36 av seriekopplade kondensatorelement 33. Kraft- kondensatorn saknar säkringar vilket medför att vid genom- slag av ett kondensatorelement 33, elementet 33 kortslutes och enhetskapacitansen ökar obetydligt. Kapacitansändringen är av samma storleksordning som när en inre säkring kopplar bort ett felaktigt kondensatorelement i en kondensatorenhet med inre säkringar. Liksom kraftkondensatorena i figur 1 och 2 visas kraftkondensatorn 30 innesluten i en behållare 35.

En fördel med konstruktionen enligt uppfinningen relativt en kraftkondensator med inre säkringar är att energiutveck- lingen är betydligt lägre, varför risken för skador pà när- liggande kondensatorelement eller yttre isolation är mini- mal. Dessutom är en kraftkondensator enligt uppfinningen betydligt enklare att montera och koppla vid produktion än en kraftkondensator med inre säkringar. Ytterliggare en fördel relativt kraftkondensatorer med inre säkringar är att kraftkondensatorer uppbyggda enligt uppfinningen blir betydligt kompaktare.

I en föredragen utföringsform, visad i figur 4, med konden- satorelement i form av så kallade kondensatorlindor 43, där lindan 43 är uppbyggd av flera lindade varv av som elektro- der fungerande metallfolier och mellan varven anordnat fast dielektrium, i form av polymerfilm, är kondensatorlindorna 43 anordnade staplade pá varandra och seriekopplade medelst kopplingsanordningar 44. Tvà samlingsskenor 41,42 är anord- nade längs hela stapeln 40, en skena på vardera sidan. Till nämnda skenor 41,42 ansluts Strängarna av seriekopplade kon- densatorlindor 43 medelst anslutningarna 45. Strängarna an- sluts omväxlande till på vardera sidan anordnad skena 41,42 varvid polariteten växlas mellan intillliggande strängar så att stora potentialskillnader längs kondensatorstapeln 40 undvikes. Maximal spänning mellan två intillliggande konden- 10 15 ;4e9 ses 7 satorlindor 43 motsvarar tvà elementspänningar. Genom denna, relativt känd teknik förenklade, uppbyggnad kan mycket kom- pakta, säkringsfria kraftkondensatorer med energibegränsande egenskaper byggas vilka kombinerar de tekniska fördelarna hos kraftkondensatorer med inre säkringar med enkelheten hos kraftkondensatorer med yttre säkring. Den energibegränsande uppbyggnaden säkerställer också att vid uppkomst av fel ett kontrollerat genomslag, det vill säga ett genomslag med begränsad och kontrollerad energiutveckling, uppstår varvid i kondensatorlindorna 43 ingående metallfolier svetsas sam- man och åstadkommer en stum kortslutning utan att glimning eller gasutveckling uppstår. Dessutom medför denna energi- begränsande uppbyggnad att kondensatorenheten med det fel- aktiga kondensatorelementet kan förbli i drift utan risk för återtändning eller glimning i felstället.

Claims (4)

' 469 10 15 20 25 30 35 ÜINT .L OUO 3 PATENTKRAV

1. Kraftkondensator innefattande ett flertal parallellkopp- lade strängar (36) av kondensatorelement (33,43), där varje sträng innefattar ett flertal seriekopplade kondensatorele- ment och där de parallella strängarna är sinsemellan förbundna endast i sina ändpunkter, k ä n n e t e c k n a d a v, att nämnda kondensatorelement (33,43) är anordnade att vid genomslag elektroderna svetsas samman för att åstadkomma en stum kortslutning av det felaktiga kondensatorelementet.

2. Kraftkondensator enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v, att kraftkondensatorn (30,40) är uppbyggd av minst 3 parallellkopplade strängar (36) av kondensatorelement (33,43) och att varje sträng innefattar minst 3 seriekopplade kondensatorelement.

3. Kraftkondensator enligt patentkrav 1 eller patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d a v, att kondensatorelement i form av kondensatorlindor (43), där kondensatorlindan är upp- byggd av lindade varv av som elektroder fungerande metall- folier och mellan varven anordnat fast dielektrium, i form av polymerfilm, är anordnade staplade pá varandra och seriekopplade medelst kopplingsanordningar (44) och där strängarna av seriekopplade kondensatorlindor är anslutna till längs stapeln (40) anordnade samlingsskenor (41,42) medelst anslutningar (45).

4. Kraftkondensator enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a d a v, att strängarna av seriekoppla- de kondensatorlindor (43) ansluts omväxlande till på vardera sidan anordnad skena (4l,42) varvid polariteten växlas mellan intilliggande strängar för att undvika stora potentialskillnader längs kondensatorstapeln (40).