<Desc/Clms Page number 1>
Elektrischer Kondensator für hohe Spannungen mit keramischem
Dielektrikum
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Kondensator für hohe Spannungen mit keramischem Dielek- trikum, der zum Abrunden scharfer Kanten mit einer lackartigen Tauchmasse überzogen ist.
Von derartigen Kondensatoren wird häufig gefordert, dass die stromführenden Teile, z. B. die Kon- densatorbeläge, gegen die Umgebung gut isoliert sind. Wenn ein solches Bauelement zwecks Durchschlags- prüfung teilweise in ein Quecksilberbad getaucht und ein Pol einer Spannungsquelle an dieses Bad und der andere Pol an die Stromzuführungsdrähte des Kondensators angeschlossen wird, so muss das Bauelement eine Minute lang eine Spannung von 3 ka-aushalten können.
Es ist bekannt, keramische Kondensatoren zur Isolation mit Giessharzen zu überziehen. Die Anwen- dung von Giessharzen, wie Epoxyd- oder ungesättigten Polyesterharzen, in Giessformen erfordert aber eine umständliche Arbeitsweise und Formentechnik, die bei kleinen Kondensatoren unrentabel ist. Es ist deshalb versucht worden, geschmolzene oder flüssige Giessharze im Tauchverfahren in dicker Schicht auf elektrische Kondensatoren aufzubringen, umsomitdieFormentechnikzu umgehen. Dabei wird das Giessharz anschliessend heiss oder kalt auf den Bauelementen selbst gehärtet. Auch dieses Verfahren ist unvorteilhaft, weil umständliche Massnahmen getroffen werden müssen, um vor der Verfestigung der Überzüge ein Abfliessen derselben zu verhindern.
Man hat hiefür bei heisshärtendenGiessharzen eine Erhitzung gewählt, die stets etwas unter dem mit fortschreitender Polymerisation ansteigenden Schmelzpunkt bleibt. BeiKalthärtern lässt man die frisch getauchten Bauelemente rotieren. Bei diesen Verfahren treten ferner Verluste durch vorzeitig erhärtete Wannenrückstände auf. Ausserdem wird die Isolation zum Teil geschwächt, da Einschlüsse von Luftblasen praktisch unvermeidbar sind.
Aus diesen Gründen ist man bestrebt, bei der Isolation von elektrischen Kondensatoren von der Giessharz-Technik abzukommen und auf die einfachere Lacktechnik überzugehen, wobei der durch Tauchen auf das Bauelement aufgebrachte Lack durch Adhäsion am Bauelement festhält und nach dem Tauchvorgang sofort erstarrt und nicht abtropft.
Es ist bereits bekannt, keramische Kondensatoren mit einer lackartigen Tauchmasse zu überziehen, die gleichzeitig alle scharfen Kanten, Ecken, Spitzen od. dgl., die das Bauelement aufweist, abrundet. Bei derartigen Tauchmassen handelt es sich um lackartige Anreibungen, die zu etwa 2/3 grobkörnige Füllstoffe, wie Quarzmehl oder Kalkspat, enthalten. Darüber hinaus werden Lösungsmittel und etwas Einbrennharz zugeführt, das bei der anschliessenden Heisshärtung die Füllstoffkörner verklebt, so dass ein poriger, dicker Überzug entsteht, aus dem die Lösungsmittel entweichen können, ohne die Schicht aufzutreiben. Mit solchen nach dem Tauchverfahren aufgebrachten und bei 1500 C eingebrannten Schichten lassen sich zwar alle scharfen Kanten und Ecken sowie Unebenheiten der Bauelemente überdecken, aber keine ausreichend grosse elektrische Isolation erreichen.
Die Tauchmassen sind nämlich inhomogen und porös. Ihre Durchschlagsfeldstärke beträgt nur etwa 12 kV/mm. Damit überzogene keramische Kondensatoren schlagen in Quecksilber bereits bei 2 kV", durch. Selbst wenn die Poren durch Imprägnieren mit geschmolzenem Paraffin verschlossen werden, halten die Kondensatoren nicht der geforderten Prüfspannung von 3 kV", während einer Minute stand. Es ist deshalb in vielen Fällen notwendig, das Bauelement ausser mit der dicken Tauchmasse noch mit einer Isolierschicht zu versehen.
Gemäss der Erfindung wird ein hochisolierender Kondensator der eingangs erwähnten Art dadurch ge-
<Desc/Clms Page number 2>
schaffen, dass auf die poröse Tauchmasse ein lufttrocknender Isolierlack auf Basis von Äthylzellulose auf- gebracht ist.
Die Schichtstärke des Isolierlackes beträgt vorzugsweise etwa 0, 2 mm.
Es sei noch erwähnt, dass es bereits bekannt ist, Äthylzellulose-Lacke zum Isolieren von elektrischen Drähten zu verwenden. Als einziger Isolierüberzug für elektrische Bauelemente ist ein Äthylzellulose-
Lack aber nicht geeignet, da sich dieser Lack beim Trocknen von den scharfen Kanten od. dgl. der Bau- elemente zurückzieht. Es muss also zunächst dafür gesorgt werden, dass das Bauelement keine kantenarti- gen Unebenheiten mehr aufweist, was z. B. durch Überziehen mit einer dicken Tauchmasse erfolgen kann.
Gegen die Verwendung lufttrocknender Lacke bei elektrischen Bauelementen, vor allem bei elektrischen Kondensatoren, hatte man aber bisher Bedenken, da man derartige Lacke als zu feuchtigkeitsdurchlässig ansah und befürchtete, dass sich der Verlustfaktor von mit solchen Lacken überzogenen Bauelementen infolge Wasseraufnahme zu sehr verschlechtern würde. Überraschenderweise hat sich aber herausgestellt, dass dies bei Lacken auf der Basis von Äthylzellulose nicht der Fall ist. Offenbar entweicht das etwaig aufgenommene Wasser sehr schnell wieder aus diesen Lacken. Der Verlustfaktor von mit ÄthylzelluloseLacken überzogenen Bauelementen verändert sich durch diesen Überzug praktisch nicht.
Es sei weiter erwähnt, dass es bereits bekannt ist, Wickelkondensatoren, die mit Kunstwachs imprägniert sind, zum Schutz gegen Wasserzutritt mit Lacküberzügen zu versehen.
Es ist weiter bekannt, bei Stapelkondensatoren aus übereinander geschichteten Isolierstoffplatten mit dazwischen angeordneten Belegungen die einzelnen Isolierstoffplatten in verschiedener Grösse anzufertigen oder gegeneinander zu versetzen. Die Fugen des Stapels werden mit Wachs oder einer sonstigen zähflüs- sigen Masse abgedichtet, wonach der gesamte Stapel mit Lack bespritzt oder in diesen eingetaucht wird.
Auch bei diesen Massnahmen handelt es sich um einen Schutz gegen Wasserzutritt.
Bei der Erfindung handelt es sich'darum, einen keramischen Kondensator gegen allerhöchste Spannung zu isolieren. Dazu wird auf einen an sich bereits funktionsfähigen Kondensator eine diesen äusserlich abrundende, poröse Tauchmasse aufgebracht und darauf der mit dieser porösen Schicht umgebene Kondensator mit einer Äthylzellulose-Lackschicht umhüllt. Hiedurch wird der Kondensator für gedrängte Bauweise geeignet.
Der Isolierlack kann bis etwa 15%, vorzugsweise 10%, des Äthylzellulose-Anteils an Thixötropierungsmitteln aufweisen, wobei die Durchschlagfederstärke infolge dieser Mittel noch ansteigt. Zweckmässig bestehen die Thixotropierungsmittel aus kolloider Kieselsäure und/oder kolloiden Aluminiumsilikaten. Bei über 15% igem Zusalz dieser Thixotropierungsmittel nimmt die Durchschlagsfeldstärke wieder ab.
Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels nähererläutert
Die Zeichnung zeigt stark schematisiert einen Schnitt durch ein als Kondensator dargestelltes Bauelement nach der Erfindung.
Ein das Dielektrikum bildendes keramisches Röhrchen l ist mit Elektroden 2 und 3 und zwei Stromzuführungsleitern 4 und 5 versehen. Auf den Kondensator sind durch Tauchen zwei Schichten 6 und 7 von je etwa 0,5 mm Stärke einer porösen lackartigen Tauchmasse aufgebracht, die bei etwa 1500 C eingebrannt wurden. Auf diese Tauchmassenüberzüge 6 und 7 ist durch abermaliges Tauchen eine dünne Isolierschicht 8 von etwa 0. 2 mm Stärke eines lufttrocknenden Isolierlackes Åauf der Basis von Äthylzellulose aufgebracht. Die Isolierschicht 8 kann gegebenenfalls durch mehrmaliges Tauchen und Trocknen hergestellt sein. Die Lufttrockenzeit jeder einzelnen Schicht beträgt etwa 1-2 Stunden.
EMI2.1
:701o aromatischem Kohlenwasserstoff und 30% Alkohol.
11,76 Gew.-% schwerflüchtige Lösungsmittel, wie Äthylglykol, Amylalkohol oder G. B.-Ester.
1,40 Gew.-% Trikresylphosphat od. dgl. Weichmacher
1, 91 Gew.-% feinste thixotropierende Hilfsstoffe, wie kolloide Kieselsäure, Aluminiumsilikate, SojaLecithin
19, 05 Grew.-% Äthylzellulose
0,48 Grew.-% Stabilisator für Äthylzellulose.
Dieser Isolierlack hat eine Durchschlagsfeldstärke von etwa 70 kV/mm. Er besitzt eine gelbe, opalisierende Farbe.
Die Durchschlagsprüfung eines so hergestellten Kondensators ergab in Quecksilber Werte von 5 bis
EMI2.2