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Schaltung zum Ausbrennen von Kondensatoren durch mehrfach wiederholte
Spannungsstöße Kondensatoren, deren Belegungen so dünn sind, daß sie bei einem Durchschlag
um die Durchschlagsstelle herum wegbrennen und die Durchschlagsöffnung des Dielektrikums
vom übrigen Belag abisolieren, sind bekannt. Sie werden im allgemeinen so hergestellt,
daß sehr dünne metallisierte Dielektrikumsbänder, meistens metallisierte Papierbänder,
gegebenenfalls zusammen mit zur Verstärkung dienenden nicht metallisierten Bändern,
zu einem Wickel zusammengewikkelt, auf den Stirnseiten mit Stromanschlußflächen
zum Anbringen der Stromzuführungsdrähte versehen und in diesem Zustand getränkt,
werden.
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Alle diese Kondensatoren haben nach dem Wickeln und Tränken noch keineswegs
die von ihnen geforderten Isolationswerte. Fast alle dielektrischen Materialien,
besonders auch Papier, haben nämlich eine große Anzahl von Fehlstellen, kleinen
Löchern, leitenden oder halbleitenden Einschlüssen od. dgl.; die zwischen den Belegungen
Verbindungen darstellen. Würde man einen solchen Kondensator gleich an die Betriebsspannung
anschließen, so würden zwar diese Stellen unter dem Einfluß dieser Spannung ausbrennen.
Meistens würden jedoch die mit diesen Ausbrennvorgängen erzielten Isolationswerte
noch immer den Anforderungen nicht genügen, weil infolge der großen Anzahl dieser
Fehlstellen auf die einzelne Fehlstelle ein zu geringer Ausbrennstrom entfiele,
so daß zwar ein Wegbrennen des Metallbelags um die leitende Stelle im Dielektrikum
herum einträte, die Metallbelegung um diese Stelle herum aber nicht restlos, sondern
unter Zurücklassung von geringen leitenden Spuren verschwände. An solchen Stellen
bliebe dann
ein Kriechstrom durch die Fehlstelle im Dielektrikum
bestehen, der zwar nicht imstande wäre, die ausgebrannte Stelle von den Metallresten
zu säubern, andererseits aber doch ausreichte, um lokale Erwärmungen und damit Verkohlungen
des Dielektrikums und Zerstörungen des Kondensators herbeizuführen.
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Man hat aus diesem Grunde schon frühzeitig erkannt, daß man Kondensatoren,
deren Belegungen so dünn sind, daß sie bei einem Durchschlag um die Durchschlagsstelle
herum wegbrennen, vor Inbetriebnahme ausbrennen müsse, um die zahlreichen zu Beginn
im Kondensator vorhandenen Fehlerstellen vor Inbetriebnahme des Kondensators unschädlich
zu machen. Im Verlaufe der Betriebsdauer des Kondensators dazu kommende, einzelne
neue Fehlstellen werden dann ohne Zuhilfenahme besonderer Hilfsmittel während des
Betriebs des Kondensators ohne weiteres ausgebrannt. Für solche einzelnen Durchschlagsstellen
reicht die im Kondensator vorhandene Energie im allgemeinen zur Erzielung eines
sauberen Ausbrandes 'aus, ja vielfach ist sie zu groß, so daß besondere bekannte
Hilfsmittel vorgesehen werden müssen, um die Energie an der Durchschlagsstelle zu
begrenzen.
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Zum Ausbrennen des Kondensators vor Inbetriebnahme ist bereits eine
ganze Anzahl von Verfahren vorgeschlagen worden. Sie laufen in der weitaus größten
Zahl der Fälle darauf hinaus, daß man auf den Kondensator eine größere Anzahl von
Spannungsstößen veränderlicher Höhe gibt; dabei kann man mit steigender oder fallender
Spannung arbeiten, also entweder so, daß der letzte Spannungsstoß, den der Kondensator
erhält, die höchste Spannung hat, oder so, daß er die niederste Spannung hat.
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Die Erfindung gibt eine Schaltung zum Ausbrennen von Kondensatoren
durch mehrfach wiederholte Spannungsstöße an, wobei zu einer Gruppe zusammengefaßte
Kondensatoren nacheinander in kurzen Zeitabständen an eine wenig konstante Spannungsquelle
gelegt werden, so daß jeder Kondensator eine geringere Spannung aufgedrückt erhält
als der vorhergehende, und daß dieses Spiel unter Vorrücken jedes Kondensators auf
den nächsten Platz in der Gruppe, Hinzufügen eines weiteren am Anfang und Wegnehmen
eines anderen am Ende der geprüften Gruppe sich beliebig oft wiederholt. Die Schaltung
erlaubt das Ausbrennen so vorzunehmen, daß jeweils der letzte oder jeweils der erste
Kondensator der Kondensatorgruppe als erster an die Spannungsquelle angeschlossen
wird und daher die höchste Spannung erhält. Als Spannungsquelle wird vorzugsweise
ein Kondensator verwendet, der durch einen Gleichrichter langsam aufgeladen wird.
Das Aufladen dieses im folgenden als Ladekondensator bezeichneten Kondensators geht
so langsam vonstatten, daß er in der Zeit zwischen dem Abschalten eines und dem
Zuschalten des nächsten Kondensators der geprüften Gruppe nicht wieder auf seine
Ausgangsspannung aufgeladen worden sein kann. Erst wenn der letzte Kondensator der
Gruppe geprüft worden ist und bis zum Anlegen des ersten Kondensators bei Beginn
des nächsten Schaltspiels eine gewisse ausreichende Zeit verlaufen ist, hat der
Ladekondensator seine Ausgangsspannung wieder erreicht. Der Ladekondensator wird
dabei mit Vorteil nicht unmittelbar auf die auszubrennenden Kondensatoren geschaltet,
sondern auf besondere Hilfskapazitäten, die erst nach dem Abschalten des die Spannung
liefernden Ladekondensators ihrerseits mit dem auszubrennenden Kondensator in Verbindung
gebracht werden und dann mit ihm verbunden bleiben, bis die der Hilfskapazität aufgedrückte
Spannung sich vollständig über die Durchschlagsstellen des Prüflings ausgeglichen
hat. Da dieser Vorgang unter Umständen vergleichsweise lange Zeiten in Anspruch
nimmt, wird man am besten so vorgehen, daß man jedem Prüfling eine besondere Hilfskapazität
zuordnet, so daß ebensoviel Hilfskapazitäten vorhanden sind als Prüflinge in der
zu prüfenden Gruppe. Die Hilfskapazitäten werden dann in sehr kurzen Zeitabständen
eine nach der anderen vom Ladekondensator aufgeladen und ebenfalls in kurzen Abständen
nacheinander, jede mit ihrem Prüfling in Verbindung gebracht, worauf dann eine gewisse
Zeit vergeht, bis ein neues derartiges Schaltspiel beginnen kann. In dieser Zeit
entladen sich die Hilfskapazitäten alle vollständig über die Prüflinge, und lädt
sich andererseits der Ladekondensator wieder auf seine Ausgangsspannung auf.
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_ Zur praktischen Durchführung des mit der erfindungsgemäßen Schaltung
möglichen Prüfverfahrens wird man vorzugsweise so vorgehen, daß man die zu prüfenden
Kondensatoren in kleine, in einen umlaufenden Prüftisch eingebaute Kammern, die
Aufnahmeräume, einsetzt. Wenn die Kondensatoren stirnseitige Anschlußflächen haben,
genügt es zu diesem Zweck, sie zwischen Kontaktfedern einzuschieben, die sich von
oben und unten gegen ihre Stirnseiten legen. Die Kontaktfedern sind mit Schleifkontakten
in Verbindung gebracht, die bei Rotation des umlaufenden Tisches der Reihe nach
mit Kontaktfedern in Berührung kommen und auf diese Weise die Spannung der Hilfskapazitäten
den in den Aufnahmeräumen des Tisches befindlichen Prüflingen zuleiten. Die Zahl
der Aufnahmeräume in dem umlaufenden Tisch richtet sich nach der Zahl der auf den
Kondensator zu gebenden Spannungsstöße. Wenn also beispielsweise ein Prüfling 2o
Spannungsstöße erhalten soll, so sind mindestens 2o Aufnahmeräume vorzusehen, vorzugsweise
wird man jedoch wenigstens für das Einsetzen noch einen weiteren, 2z. Aufnahmeraum
vorsehen und eventuell einen weiteren, 2ä., als Schutzraum zwischen dem von außen
zugänglichen ersten und dem Aufnahmeraum, in dem der Kondensator den ersten Spannungsstoß
erhält.
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Selbstverständlich können den in den Aufnahmeräumen befindlichen Kondensatoren
in ganz ähnlicher Weise über die Schleifkontakte des umlaufenden Tisches nach Beendigung
des Ausbrennens auch Meßspannungen u. dgl. zugeführt werden, die ein sofortiges
Durchmessen des Kondensators auf z. B. Kapazität, Isolationswert u. dgl. ermöglichen.
Für diese Meßstationen sind ebenfalls noch weitere Aufnahmeräume vorzusehen. Aus
dem letzten der Aufnahmeräume wird der Kondensator zweckmäßig durch eine automatische
Ausstoßvorrichtung ausgeworfen. Die Schaltung läßt sich ferner auch so treffen,
daß Kondensatoren, die mit Fehlern behaftet sind, je nach Art ihrer Fehler aus anderen
Aufnahmeräumen
ausgestoßen «erden, so daB man getrennt nach der
Art der Fehler den Kondensatorausschuß besonders erfassen kann.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße
Schaltung schematisch dargestellt. Der Einfachheit halber sind nur acht Ausbrennstationen,
die sämtlich nach der gleichen Art geschaltet sind, gezeichnet. Es wäre natürlich
auch möglich, den einzelnen Ausbrennstationen über weitere besondere Schaltungen
besondere von dem Spannungsverlauf in den übrigen Ausbrennstationen unabhängige
Spannungen zuzuführen, beispielsweise einen besonders hohen Spannungsstoß als Nachbrennstoß
od. dgl.
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In der Abbildung ist --mit G der Ladegleichrichter bezeichnet, der
aus dem Gleichrichterrohr GR, der Drossel D und dem Ladekondensator GKbesteht. Das
Gleichrichterrohr ist über den Transformator T an ein Wechselspannungsnetz angeschlossen.
Über den Vorwiderstand V wird die Spannung des Ladekondensators GK der eigentlichen
Ausbrennvorrichtung zugeführt. Diese besteht aus zehn in einem umlaufenden Tisch
angeordneten Aufnahmeräumen A, bis A9. Von diesen Räumen dient der Aufnahmeraum
A9 zum Einsetzen der zu prüfenden Kondensatoren zwischen die obenerwähnten federnden
Kontakte der Räume. Dieser Aufnahmeraum A o ist in der Zeichnung ohne Kondensator
dargestellt, während in den übrigen Aufnahmeräumen A1 bis A 9 die Prüflinge K1 bis
K3 eingezeichnet sind. Der eine Pol der Prüflinge liegt an Masse, der andere Pol
der Prüflinge ist mit Schleifkontaktbahnen b. bis b9 verbunden, auf denen Kontaktfedern
z1 bis z8 schleifen. Weiterhin sind noch die Kontaktstücke ao bis a9 vorgesehen,
die ebenfalls mit Masse verbunden sind.
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Im Betrieb der Vorrichtung dreht sich der Tisch mit den Aufnahmeräumen
A9 bis A9, den Kontaktbahnen ao bis a9 und den Kontaktstücken b, bis b9 kontinuierlich
an den Kontaktfedern y und z vorbei. Im gezeichneten Augenblick steht die Kontaktfeder
y8 gerade mit der Kontaktbahn a8 und die Kontaktfeder z8 mit dem Kontaktstück b8
in leitender Verbindung. Beim Weiterdrehen in der durch den Pfeil angegebenen Richtung
kommen der Reihe nach in ganz kurzen Zeitabständen hintereinander die Kontaktpaare
a7 y7, a6 -y, usw. und die Kontaktpaare b7 z7, b, -z, usw. in leitende Verbindung
miteinander. Wenn zuletzt das Kontaktpaar a,-y, und das Kontaktpaar b1 z1 miteinander
in Berührung gekommen sind, tritt eine größere Pause ein, bis die Kontaktfeder y8
mit der Kontaktbahn a7 in Verbindung kommt. Von diesem Augenblick an kommen dann
wieder in rascher Zeitfolge die Kontaktpaare ar y7, a, -y, usw. und die Kontaktpaare
b, -z" b, -z, usw. in Berührung miteinander, bis nach der Schließung der
Kontakte a, -y" b, -z, wieder eine Schaltpause auftritt. Nach dieser Schaltpause
kommt dann der Kontakt y8 mit a8, der Kontakt z8 mit b6 in Berührung, und das Spiel
beginnt von neuem. In den erwähnten Schaltpausen wird jedesmal der Ladekondensator
GK wieder auf seine volle Spannung aufgeladen.
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Der Ausbrennvorgang in den einzelnen Ausbrennstationen verläuft in
der folgenden, am Beispiel der Ausbrennstation 8 dargestellten Weise: Wenn die Kontaktfeder
y8 auf das Kontaktstück a8 aufläuft, wird durch die Batterie B die Spule
L$ eines Schalters S8 erregt und zieht diesen Schalter nach rechts. Dadurch wird
der Ladekondensator GK über den Vorwiderstand V an die Hilfskapazität C$ angeschlossen
und lädt diese auf. Beim Weiterdrehen des umlaufenden Tisches verläßt die Kontaktfeder
y8 das Kontaktstück a8 wieder, worauf der Batteriestrom durch L8 unterbrochen wird
und der Schalter S8 in seine Ruhelage nach links zurückkehrt. Gleichzeitig mit dem
Auflaufen der Kontaktfeder y8 auf das Kontaktstück a8 ist aber auch die Schleiffeder
z8 auf die Kontaktbahn b8 aufgelaufen. Bei der Rückkehr des Schalters S8 in seine
Ruhestellung wird jetzt die Hilfskapazität C8 über den Vorwiderstand R8 auf den
Prüfling K8 geschaltet. Der Prüfling erhält also einen Spannungsstoß. Parallel zur
Hilfskapazität C8 liegt noch ein hoher Widerstand y8, der zur völligen Entladung
der Hilfskapazität bzw. des Prüflings nach einer gewissen Zeit führen soll, wenn
der Widerstand des Prüflings bereits zu groß ist, als daß die Spannung der Hilfskapazität
C8 sich vollständig in einer bestimmten Zeit über ihn ausgleichen könnte.
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In der oben geschilderten Weise kommt unmittelbar, nachdem die Kontaktfeder
y8 die Kontaktbahn a8 verlassen hat, die Kontaktfeder y7 mit der Kontaktbahn a7
in Berührung. Dadurch wird von der Batterie B die Spule L7 des Schalters
S7 erregt, der Schalter nach rechts gelegt und damit die Hilfskapazität C7 an den
Ladekondensator GK angeschlossen. Gleichzeitig mit dem Kontaktpaar a7 y7 schließt
sich auch das Kontaktpaar b7 z7, so daß nach der Rückkehr des Schalters S7 in seine
Ruhelage nach links die Hilfskapazität C7 über den Vorwiderstand R7 mit dem Prüfling
K7 verbunden wird. Unmittelbar nach K8 erhält also K; seinen Spannungsstoß und kann
nun so lange ausbrennen, wie die Kontaktfeder z7 auf der Kontaktbahn b7 aufliegt.
Auf diese Weise setzt sich das Ausbrennspiel in der Drehrichtung des Tisches entgegengesetzter
Richtung von der Ausbrennstation 8 bis zur Ausbrennstation z fort. Wenn der durch
die Weiterdrehung des Tisches mit der Ausbrennstation z in Berührung gekommene Prüfling
K1 seinen Spannungsstoß erhalten hat, tritt die mehrfach erwähnte Schaltpause ein,
worauf dann der Prüfling K7 in die Ausbrennstation 8 einläuft und nunmehr K7 in
8, K6 in 7, K5 in 6 usw. ausgebrannt werden. Am Ende dieses Ausbrennspiels kommt
dann der in die Aufnahme A, inzwischen eingesetzte (in der Zeichnung nicht angegebene)
Prüfling K, mit der Ausbrennstation r in Verbindung. Während des Ausbrennvorganges
der übrigen Kondensatoren rückt der Prüfling K8, der bei dem ersten beschriebenen
Schaltspiel als erster den Spannungsstoß erhalten hat, weiter nach links, bis er
in die Lage des in der Zeichnung dargestellten Prüflings K9 kommt. Aus dieser Stellung
wird er dann durch eine Auswurfvorrichtung ausgeworfen, oder er wird dort durch
eine oder mehrere Meßschaltungen auf seine Güte geprüft.