DE2636544A1

DE2636544A1 - Elektrischer kondensator

Info

Publication number: DE2636544A1
Application number: DE19762636544
Authority: DE
Inventors: Richard Dipl Phys Dr Epple; Werner Seiff
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Asea Brown Boveri Jumet SA
Priority date: 1976-08-13
Filing date: 1976-08-13
Publication date: 1978-02-16
Also published as: DE2636544C2

Description

Elektrischer Kondensator Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Kondensator mit auf einem Träger aufgebrachten, insbesondere ausbrennfähig dünnen Metallbelägen und einem durch die beim Auftreten von Uberschlägen zwischen den Belägen erzeugten Wärme plastisch verformbaren oder schmelzenden Dielektrikum und gegebenenfalls einem/oder Zusetzdielektrikum.
Es hat sich gezeigt, daß bei Kondensatoren der genannten Art, die z.B. aus metallbedampften Polypropylenfolien aufgebaut sind, beim Auftreten des bei MP-Kondensatoren durch eingehende Untersuchungen bekannten Selbstheileffektes eine derartige Erwärmung erfolgt, daß das Polypropylen schmilzt, gleichzeitig verkohlt und infolge des dabei entstehenden Druckes in mehr oder weniger großer Tropfenform im Schmelzfluß an der Oberfläche des Kondensatorwickels austritt.
Bei der Fertigung von Kondensatoren für Starkstrom kann es vorkommen, daß diese mit Fehlern behaftet sind, die sich erst beim späteren u.U. längeren Betrieb auswirken und zum Ausfall desselben führen. Um insbesondere auch Folgeerscheinungen, die sich aus der Zerstörung des Kondensators im Betrieb ergeben können zu vermeiden, werden Kondensatoren mit Sicherungen versehen, die ein Platzen des Kondensatorgehäuses verhindern.
Bei den bekannten Kondensatoren mit ausheilfähig dünnen Metallbelägen ist der beim Ausbrennen einer Fehlerstelle auftretende zusätzliche Strom so klein, daß eine Schmelzsicherung nicht anspricht. Es tritt jedoch bei mit Imprägniermitteln getränkten Kondensatoren eine so starke Gasentwicklung euf, daß das Gehäuse platzen würde. Dieser Gasdruck wird z.B. gemäß DD-PS 1 289 584 zum Dehnen des Gehäuses und zum Abreißen eines z.B. gekerbten Sicherungsdrahtes benutzt.
Kondensatoren, die wenig oder kein Imprägniermittel enthalten und deren Dielektrikum bei der genannten Zerstörung wenig Gas abspaltet, können daher weder eine Schmelzsicherung noch die bei Gasüberdruck ansprechende Sicherung zum Ansprechen bringen, Nach den VDE-Bestimmungen müssen äedoch Starkstromkondensatoren mit einer Sicherung versehen sein, die bei einem Fehler im Kondensator diesen vom Netz trennt oder die Kondensatoren müssen so aufgebaut sein, daß sie im Zerstörungsfall die im Stromkreis erforderliche Sicherung zum Ansprechen bringen.
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, Kondensatoren der eingangs ge:zannten Art so auszubilden, daß die VDE-Bestimmungen erfüllt werden, Erfindungsgemäß wird diese dadurch gelöst, daß der Kondensatorkörper zumindest am Umfang (Mantelfläche) aufeinanderfolgend mit einer ersten Metallschicht, einer bei Übertemperatur schmelzenden oder zumindest plastisch verformbaren Isolierschicht und einer zweiten Metallschicht umgeben ist und daß äe eine der Metallschichten mit äe einem Kondensatorbelag elektrisch leitend verbunden ist. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß beim Auftreten einer größeren Ausbrennstelle an der Oberfläche des Kondensatorkörpers eine Beule entsteht und durch die Ubertemperatur die Isolierschicht an dieser Stelle verdrängt wird, so daß die beiden Metallschichten sich berühren und einen Kurzschluß verursachen, der eine Schmelzsicherung zum Ansprechen bringt.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend anhand ines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels beschrieben.
Mit 1 ist ein Kondensatorkörper, z.B, ein Kondensatorwickel, bezeichnet, dessen Hetallbeläge 2 bzw. 3 aus ausheilfähig dünnen Metallisierungen bestehen, die auf einem dielektrischen Träger 4 bzw. 5, z.B. durch Aufdampfen aufgebracht sind. Der Träger 4 bzw. 5 besteht aus einem bei Übertemperatur plastisch verformbaren oder schmelzenden Material, insbesondere aus Polypropylen.
Er kann ein- oder beidseitig metallisiert sein und die Anordnung kann so gewählt sein, daß er im feldfreien Raum vorhanden ist und eine zusätzliche dielektrische Folie aus einem Material mit demselben oder ähnlichen Wärmeverhalten wie der Träger als dielektrisch wirksame Folie eingewickelt ist, Zusätzlich kann der Kondensatorkörper 1 mit einem Isoliermittel imprägniert sein.
Die Erfindung findet jedoch vorzugsweise bei nicht imprägnierten Eondensatorkörpern 1 bzw. Kondensatoren Anwendung, da gerade dann die Vorteile der Erfindunff besondtrs hervortreten.
A t t n n s o Die Metallbeläge 2 sind an der oberen Stirnseite 6 mittels einer z,B, aufgespritzten Kontaktschicht 7 und die Metallbeläge 3 sind an der unteren Stirnseite 8 mittels einer Kontaktschicht 9 miteinander verbunden.
An den Kontaktschichten 7 und 9 ist je eine Stromzuführung 10 bzw, 11 angebracht, Erfindungsgemäß ist der Kondensatorkörper 1 zumindest am Umfang, bei Wickelkörpernalso an der Mantelfläche, mit einer ersten Metallschicht 12 umgeben, die beispielsweise mit der Kontaktschicht 7 elektrisch leitend verbunden und von der Kontaktschicht 9 und der Stromzuführung 11 durch eine nichtleitende Schicht 13 elektrisch isoliert ist. Letztere kann aus einer Folie, einer Isolierscheibe oder einer flüssig oder pastös aufgebrachten und z.B.
erhärteten Masse bestehen.
Über der ersten Metallschicht 12 ist eine diese vollständig bedeckende Isolierschicht 14 vorgesehen, die aus einem bei Übertemperatur, z.B. bei Verwendung von Polypropylen bei über ca.
1600C plastisch verformbaren oder schmelzenden Material besteht, Insbesondere besteXt sie aus Polypropylen oder aus im flüssigen Zustand aufzubringenden Isoliermaterialien, z,B, einem Wachs oder kunststoffmodifiziertem Wachs. Sie kann als Folie aufgebracht, zoBv aufgewickelt oder afgeschrumpft oder durch einen Tauch-, Spritz- oder Streichvorgang aufgetragen sein.
Zweckmäßig umhüllt sie einen Teil der Stromzuführung 1», insbesondere wenn die gesamte Oberfläche des Kondensatorkörpers 1 mit den erfindungsgemäßen Metallschichten und der dazwischen befindlichen Isolierschicht 14 versehen wird, Die Isolierschicht 14 ist gemäß der Erfindung mit einer zweiten Metallschicht 15 umgeben, die von der Stromzuführung 10 und der Kontaktschicht 7 elektrisch isoliert und mit der Stromzuführung 11 elektrisch leitend verbunden ist, Die Metallschicht(en) 12 und/oder 15 besteht bzw. bestehen vorteilhaft aus einer Metallfolie, insbesondere aus Aluminiumfolie.
Die Stärke derselben beträgt mindestens 4 bis 6 Rm, An den Stirnseiten bestehen diese zweckmäßig aus Folienscheiben mit überstehendem gefranstem Rand, wobei die überstehenden Fransen umgebogen und von der Mantelfolie überdeckt sind, Der Abstand der beiden Metallschichten 12 und 15 bzw. die Dicke der Isolierschicht 14 ist so gewählt, daß während des Betriebs des Kondensators bei zufällig zwischen den beiden vorhandenen Hohlräumen keine Glimmerscheinungen auftreten.
Beim Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß an der mit 16 bezeichneten Stelle ein Fehlerstrom aufgetreten ist, der eine Über temperatur erzeugt, die die Träger 4 und 5 zum Schmelzen und Verkohlen bringt. Hierbei entwickelt sich eine geringe Gasmenge, die jedoch einen sehr hohen Druck erzeugt. Die Folge davon ist ein Ausbeulen der in diesem Bereich befindlichen Oberfläche des Kondensatorkörpers. Die hohe Temperatur und der Druck bewirkt u.U.
ein Austreten des gegebenenfalls geschmolzenon Trgermaterials aus dem Kondensatorkörper 1. Hierdurch schmilzt auch die Isolierschicht 14, wodurch sich die Metallschichten 12 und 15 berühren und einen Kurzschluß herbeiführen, der seinerseits eine nachgeschaltete im Stromkreis liegende Überstromsicherung zum Ansprechen bringt. Die rfindungs£;emäi3en Metallschichten 12, 15 wirken zusätzlich als Kondensator.
Hierdurch wird ein rasches Abschalten eines defekten Kondensatorkörpers erreicht und mit Sicherheit ein Platzen des Kondensatorgehäuses 17 vermieden. Letzteres kann ein Metall- oder Kunststoffgehäuse sein. Anstelle eines Gehäuses kann doch auch vorteilhaft der erfindungsgemäß ausgeführte Kondensatorkörper 1 zum Schluß mit einem Kunststoff umhüllt, z.B. umgossen oder umspritzt sein. Hierfür ist z.B. Epoxydharz geeignet.

Claims

Patentansprüche: Elektrischer Kondensator mit auf einem Träger aufgebrachten, insbesondere ausbrennfähig dünnen Hetallbelägen und einem durch die beim Auftreten von Überschlagen zwischen den Belägen erzeugten Wärme plastisch verformbaren oder schmelzenden Dielektrikum 4 /oder Zuaatzdielektrikum, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensatorkörper (1) zumindest am Umfang (Mantelfläche) aufeinanderfolgend mit einer ersten Metallschicht (12), einer bei Übertemperatur schmelzenden oder zumindest plastisch verformbaren Isolierschicht (14) und einer zweiten Metallschicht (15) umgeben ist und daß äe eine der Metallschichten (12; 15) mit äe einem Kondensatorbelag (2; 3) elektrisch leitend verbunden ist.
2, Kondensator nach Anspruch 1, dadurch g;ekennzeichnet, daß der Träger (4; 5) und/oder das als Dielektrikum dienende Material aus Polypropylen besteht.
3. Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (14) aus Polypropylen besteht.
4. Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (14) aus Wachs besteht.
5. Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (14) aus mit Kunststoff modifiziertem Wachs besteht.
6. Kondensator nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Metallschicht (12) aus einer Metallfolie besteht.
7. Kondensator nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Metallschicht (15) aus einer Metallfolie besteht.
8. Kondensator nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolie mindestens 4 Rm stark ist.
9. Kondensator nach zumindest einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolie aus Aluninium besteht.
10. Kondensator nach zumindest einem derAnsprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbeläge (2 und 3) an äe einer it und gegebenenfalls einem Stirnseite (6 bzw, 8) mittels äe einer Kontaktschicht (7 bzw. 9) kontaktiert sind.
11.Kondensator nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß über eine Kontaktschicht (9) eine nichtleitende Schicht (13) aufgebracht ist und die erste Netallschicht (12) den Kondensatorkörper (1) mit Ausnahme einer mit der isolierten Kontaktschicht (9) verbundenen Stromzuführung (11) vollkommen umgibt und mit der anderen Kontaktachicht (7) elektrisch leitend verbunden ist, daß die Isolierschicht (14) die erste Metallschicht (12) vollkommen und eine mit der anderen Kcntaktschicht (7) verbundene Stronzufiihrung (10) zum Teil ungibt, und daß die zweite Metallschicht (15) die Isolierschicht (14) mit Ausnahme eines die tromzuführung (10) umgebenden Bereiches vollkommen umgibt und mit der Kon%aktschicnt '9) bzw. deren Stromzuflilirung (11) elektrisch leitend verbunden ist.
12. Kondensator nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschichten der Stirnseiten aus Folienscheiben mit überstehendem eingeschnittenem Rald besteher, die überstehenden Fransen auf die Mantelfläche umgebogen und von der nachträglich aufgewickelten Netallfolie (Hantelfläche) festgewickelt sind.
13. Kondensator nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Metallschichten (12; 15) bzw. die Dicke der Isolierschicht (14) der maximal zulässigen Feldstärke bei Verwendung von Luft als Dielektrikum entsprechend gewählt ist.

14, Kondensator nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einer als Gehäuse dienenden Kunststoffmasse vollkommen umhüllt ist,