DE1941654C2 - Wickelkondensator mit einem Widerstand zur Entfernung der Restladung und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wickelkondensator mit einem Widerstand zur Entfernung der Restladung mit einem Gehäuse, einen in dem Gehäuse angeordneten Kondensatorwickel mit einem Paar streiienförmiger Metallfolien der Beläge und mit zwischen diesen angeordneten und mit den Metallfolien in Berührung stehenden Streifen aus dielektrischem Material und einer den Kondensatorwickel imprägnierenden dielektrischen Flüssigkeit

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Wickelkondensators.

Die Verwendung von Entladewiderständen zur Ableitung einer unerwünschten Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen oder zwischen den Kondensatorbelägen ist allgemein bekannt So wird z. B. gemäß der US-Patentschrift 33 02 081 ein Streifen mit einem bestimmten Widerstand verwendet, der die Kondensatoranschlüsse innerhalb des Kondensatorgehäuses erfaßt Die unerwünschte Spannung, die abgeleitet werden muß, kann die verbleibende Restspannung sein, wenn eine äußere Lastquelle vom Kondensator getrennt wird oder kann eine überhöhte Spannung sein, die sich aus einem plötzlichen Leistungsstoß auf den Kondensator ergibt In jedem Falle muß die unerwünschte Spannung durch geeignete Widerstände, die die Beläge des Kondensators elektrisch miteinander verbinden oder die zwischen einem geeigneten Belag und dem Gehäuse des Kondensators liegen, abgeleitet werden.

Es ist allgemein üblich, geeignete äußere Entladewiderstände mit den Anschlüssen eines Kondensators zu verbinden oder eine Verbindung zwischen einem Anschluß und der entsprechenden Erde herzustellen. Wie aus dem zuvor genannten Patent hervorgeht, ist es auch bereits bekannt, Entladewiderstände innerhalb des Kondensatorgehäuses von kleineren Kondensatoren in Form eines leitfähigen Streifens: als Zwischenverbindung zu den Anschlüssen einzubauen. Es ist besonders schwierig, die Art des Widerstandes vorzusehen, der in die Kondensatorrolle während des Wickelvorganges eingesetzt werden kann, wegen der zusätzlichen erforderlichen Herstellungsverfahren und der erhöhten Kosten. Solche inneren Widerstände sind auch deswegen nachteilig, da die während des Entladevorgangs entstandene Wärme aus dem Widerstand in geeigneter Weise abgeleitet werden muß.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Wickelkondensator der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem der Widerstand so angeordnet und ausgebildet ist, daß er leicht während des Wickelvorganges eingesetzt werden kann, und zwar im Kondensatorwickel selbst, so daß die in dem Widerstand erzeugte Wärme leicht abgegeben werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß der die Beläge überbrückende Widerstand aus einem dünnen Streifen aus elektrischem Widerstandsmaterial besteht, dessen eines Ende auf der einen Seite des Streifens aus dielektrischem Material an der Metallfolie des einen Belags anliegt, der um die Längskante des dielektrischen Streifens geführt ist, und dessen anderes Ende mit der Metallfolie des anderen Belags in Berührung steht.

Ein solcher gefalteter Streifen aus elektrischem

Widerstandsmaterial ist außerordentlich billig und er kann auch während des Wickelvorganges leicht und gegebenenfalls auch automatisch an die dafür vorgesehene Stelle in den Kondensatorwickel eingesetzt werden.

Die Herstellungskosten eines solchen mit einem parallel geschalteten Widerstand versehenen Kondensators sind daher nicht wesentlich höher als bei einem üblichen Kondensator ohne diesen Widerstand.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn der Streifen aus dielektrischem Material über dem Längsrand der streifenförmigen Metallfolien der Beläge hinausragt.

Der Widerstandsstreifen besteht dabei zweckmäßig aus nichtleitendem Material, in das ein elektrisch leitfähiges Material eingearbeitet ist Andererseits kann der Widerstandsstreifen auch aus einem mit Kohlenstoff beschichteten Papier bestehen.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Widerstandsstreifen U-förmig ausgebildet, wobei der Bogen des U über dem dielektrischen Streifen und die Schenkel des U jeweils zwischen dem dielektrischen Streifen und den benachbarten Metallfolien der Beläge liegen.

Der Widerstandsstreifen kann zweckmäßig an der Anschlüsse aufweisenden Stirnseite des Wickels gelagert sein und gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Widerstandsstreifen über die Längskanten von mehreren Wickellagen geführt

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines solchen Wickelkondensators mit einem Widerstand zur Entfernung der Restspannung ist vorteilhafterweise dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein dielektrischer Streifen von einer Vorratsrolle auf einen Wickeldorn gebracht wird, daß die beiden Metallfolien der Beläge von einzelnen Versorgungsrollen so abgegeben werden, daß jeweils eine der Metallfolien auf einer Seite des dielektrischen Streifens liegt und diesen berührt, bevor der Streifen und die Folie unter Zwischenlage zumindest eines weiteren dielektrischen Streifens auf den Dorn gewickelt werden und daß bei dem Wickelvorgang eine freie Länge des dielektrischen Streifens vorgesehen ist, bevor er mit den Metallfolien in Berührung kommt, daß ein Widerstandsstreifen von einer Vorratsrolle abgetrennt und in einer hauptsächlich V-förmigen Form gefaltet und im Bereich der freien .Länge des dielektrischen Streifens über eine seiner beiden Kanten so gelegt wird, daß die Enden des V-förmigen Widerstandsstreifens mit den Metallfolien der Beläge in Kontakt kommen.

Die Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen aufgezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigt

F i g. 1 eine Ansicht eines Schnittes eines Wickelkondensatorstreifens, der zwischen zwei Belägen dielektrisches Material besitzt und einen Entladungswiderstand in Form eines hauptsächlich U-förmigen Widerstandsstreifens, der die Metallfolien der Beläge verbindet;

F i g. 2 eine Ansicht eines Entladungswiderstands in einem teilweise abgerollten Kondensatorwickel;

Fig.3 eine Ansicht einer bevorzugten Art des Einbaus des Entladewiderstandsstreifens in den Kondensatorwickel während der Herstellung des Wickels; F i g. 4 eine Ansicht eines Kondensators.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt eines Kondensatorbandes 10, das in geeigneter Weise, wie in Fig.2 dargestellt, aufgerollt ist. Der Aufbau des Bandes 10

nach Fig. 1 umfaßt ein Paar in einem Abstand voneinander angeordneten Metailfolien 111 und 12 der Beläge und ein Paar dielektrischer Streifen 14 und 13, welche dazwischen liegen. Die Metallfolien 11 und 12 sind gewöhnlich Aluminiumfolien, sie können jedoch auch aus einer Anzahl anderer Materialien bestehen, da für Kondensatorbeläge geeignet sind. Die dielektrischen Streifen 13 und 14 bestehen gewöhnlich aus Papier, sie können jedoch auch aus verschiedenen anderen ίο dielektrischen Materialien bestehen, d;s für Kondensatordielektrika bekannt sind. Beispielsweise können die Streifen 13 und 14 aus ein oder mehreren Papierstreifen bestehen, aus einer Kombination verschiedener dielektrischer Materialstreifen einschließlich Kunststoffstreifen oder aus irgendwelchen anderen geeigneten dielektrischen Anordnungen. In einer bevorzugten Form, bei der Metallfolien 11 und 12 in Kombination mit Papierstreifen 13 und 14 verwendet werden, sind die Metallfolien von geringerer Breite als die Papierstreifen, so daß die Kanten der Papierstreifen über beide unteren und oberen Kanten der Metallfolien reichen. Diese Vergrößerung ist bei der Wicklung von Folienpapieraufbauten allgemein üblich, urn die Wahrscheinlichkeit irgendwelcher Kurzschlüsse der Belagfolienstreifen über die Kanten der Papierstreifen zu verringern.

Der Entladewiderstand ist in F i g. 1 als ein dünner Streifen 15 dargestellt, der gefaltet oder anderweitig geformt ist, um im Ergebnis die Form eines umgekehrten V oder U anzunehmen. Der Streifen IS, der in sich selbst zurückgefaltet ist, umfaßt ein Paar Schenkel 16 und 17 und einen abgerundeten Verbinclungsabschnitt 18. Wie aus F i g. 1 zu entnehmen ist, ist der abgerundete Abschnitt 18 dichtanliegend in einer sehr engen Berührung mit den äußeren Kanten der Piipierstreifen 13 und 14, wobei die Schenkel 16 und 17 direkt mit den Metallfolien 11 und 12 in Berührung stehen oder durch sie zusammengedrückt werden.

Der Widerstandsstreifen 15 kann aus einem leitenden Material mit einem geeigneten Widerstand bestehen und besitzt einen bestimmten Querschnitt, um eine kontrollierte Spannungsentladung zu ermöglichen. Für den Streifen 15 können sowohl metallische als auch nicht-metallische leitende Materialien verwendet werden. Der Streifen 15 kann aus einem nicht-leitenden Material bestehen, das in vorbestimmter Weise durch Mittel leitend gemacht wird, in dem leitende Materialien zusätzlich aufgetragen werden. So kann z. B. ein kohlenstoffbeschichtetes Papier verwendet werden, das ausgezeichnete Ergebnisse liefert.

Fig.2 zeigt einen Kondensatorwickel 19, der teilweise abgewickelt ist, um die Lage des Widerstandsstreifens 15 besser zu veranschaulichen. In F i g. 2 stellen die Anschlüsse 20 und 21 die üblichen A nschlüsse oder Zuleitungen dar, die aus der oberen Stirnseite des Wickels 19 herausragen. Zwecks Verdeutlichung ist nur ein dielektrischer Streifen 13 dargestellt Der Widerstandsstreifen 15 ist über dem Papierstreifen 13 gefaltet und liegt zwischen den Oberflächen des Papierstreifens 13 und den Metallfolien 11 und 12. Wie in Fig.2 aufgezeigt wird, muß die Länge der Schenkel 16 und 17 des Streifens 15 ausreichend sein, um jeweils einen guten elektrischen Kontakt mit der zugeordneten Metallfolie herzustellen. Die Breite des Streifens 15 kann dann so eingerichtet werden, daß die erforderliche Leitfähigkeit zwischen den zwei Metallfolien, die durch die Leitfähigkeit des Streifens 15 bestimmt ist, erzielt wird. Die Leitfähigkeit des Streifens 15 hängt sowohl

von seiner Querschnittsdicke als auch von seiner Breite in Verbindung mit der Leitfähigkeit ab, die durch die Kohlenstoffmenge bewirkt wird, die in das Papiermaterial eingearbeitet ist.

Der Widerstandsstreifen 15 kann an verschiedenen Stellen in einem Kondensatorwickel angebracht werden. Es wird jedoch vorgezogen, den Widerstandsstreifen in dem Wickel an der Stirnseite der Rolle anzuordnen, von der die Anschlußleitung zwecks Verbindung zu einem äußeren Schaltkreis, wie in F i g. 2 dargestellt, heraustritt. Eine weitere bevorzugte Anordnung des Streifens 15 in dem Wickel ist ihn zwischen dem Zentrum des Wickels und dem äußeren Umfang anzubringen, vorzugsweise jedoch in der Nähe des zentralen Teiles dieses Bereiches. Es ist ein Vorteil des Entladewiderstandes aus einem flexiblen Streifen, daß er an verschiedenen Stellen des Wickels angeordnet werden kann, um örtliche Bereiche erhöhter Temperaturen und Bereiche, in denen andere Probleme vorliegen, zu vermeiden, während andererseits kein besonderer Nachteil durch die Veränderung bezüglich des Ortes auftritt.

Die V- und U-Konfigurationen stellen Ausdrücke dar, die zum Zwecke der Beschreibung verwendet werden und der Widerstandsstreifen 15 kann die eine, die andere, oder beide verschiedenen oder vorläufigen oder endgültigen Formen besitzen. Bevorzugt wird der. Streifen 15 umgekehrt gefaltet, so daß er von einem Teil des Wickels herausragt und in einen anderen Teil hineinreicht.

Der Widerstandsstreifen 15 ist nicht auf die V- oder U-Konfigurationen begrenzt, sondern kann eine Anzahl abgewandelter Formen haben, die geeignet sind für den Einsatz in einem Kondensatorwicke!. Eine Abwandlung kann zwei getrennte Schenkel aufweisen, die in einem Kondensatorwickel eingesetzt sind, wobei danach die freien Enden in geeigneter Weise durch Zusammenpressen, durch Festklammern oder durch andere Verbindungsmittel zusammengehalten werden. Diese Schenkel können auch über eine Anzahl abwechselnder Metallfolien- und Papierstreifen reichen. Getrennte Schenkel des Widerstands, die von einem Wickel herausragen, können auch gefaltet werden, und zwar zusammen oder getrennt, um in ein vorgesehenes Kondensatorgehäuse zu passen. In Hinblick auf getrennte Widerstandsabschnitte kann ein Paar U- oder V-förmiger Teile verwendet werden, so daß ein Arm eines U oder V zwischen dem Wickel und Gehäuse gefaltet ist Diese Art der elektrischen Verbindung, die das Gehäuse mit einschließt, wo das Gehäuse ein Glied in dem Entladekreis ist, stellt eine indirekte Verbindung zwischen den Metallfolien der Beläge dar. Fig. 3 zeigt eine übliche Anordnung zum Wickeln, die eine oder mehrere Papierrollen 22 und 23 besitzt, von denen kontinuierlich dielektrische Streifen 13 und 14, wie durch Pfeile angedeutet, abgerollt werden. Ein weiteres Rollenpaar 24 und 25 liefert die Metallfolien 11 und 12 des Kondensatorbandes 10 (Fig. 1). Wie dargestellt,

ίο werden die Metallfolien 11 und 12 in Kombination mit den dielektrischen Streifen 13 und 14 in Richtung der Pfeile geführt, um das Kondensatorband 10, wie in F i g. 1 dargestellt, kurz bevor die Aufwicklung auf dem Dorn 26 erfolgt, herzustellen. Um das Kondensatorband 10 in einer wickelbaren Form zu erhalten, werden zusätzliche Papierrollen 22' und 23' verwendet, um weitere Papierstreifen auf einer gegenüberliegenden Seite einer Folie vorzusehen, wie es die übliche Wickeltechnik ist. In der Wicklungsanordnung können geeignete automatische Einrichtungen in Verbindung mit einer Rolle 27 eines leitenden Materials verwendet werden, um davon einen Teil abzuwickeln, der abgeschnitten und in eine hauptsächlich V- oder U-Konfiguration gefaltet wird und der dann in das zu bildende Kondensatorband eingesetzt wird. Der Einbau erfolgt kurz vor dem Punkt, wo die dielfcKtrischen Streifen 13 und 14 mit den Metallfolien 11 und 12 in Kontakt kommen.

F i g. 4 zeigt als Beispiel einen Kondensator 28, der in vorteilhafter Weise entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. Der in Fig.4 dargestellte Kondensator 28 stellt einen Lastkondensator dar, dessen Kapazität in einem Bereich von 1,5 Mikrofarad bei 700 V bis zu 4 Mikrofarad bei etwa 330 V liegen kann. Ein typischer Kondensator 28 dieser Art besitzt eine Dicke von etwa 2,5 cm, eine Breite von 5 cm und eine gesamte Gehäusehöhe von etwa 6,2 cm. Ein Widerstandsstreifen 15 hierfür, wie er in den zuvor genannten Beispielen gezeigt ist, besitzt eine Länge von etwa 1,9 cm und eine Breite von 0,64 cm und besteht aus einem kohlenstoffbeschichteten Papier von 7,6 ■ 10~³cm bis 12,7 · 10-³cm Dicke und von einem Widerstand von 1,7 Megaohm/cm². Dieser Kondensator wird mit chloriertem Diphenyl imprägniert, das gewöhnlich ein chloriertes Diphenyl wie beispielsweise Dichlordiphenyl ist Widerstandsstreifen 15 mit dem zuvor genannten Aufbau und dem Imprägnierungsmittel haben ausgezeichnete Ergebnisse erbracht

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Wickelkondensator mit einem Widerstand zur Entfernung der Restladung, aufweisend ein Gehäuse, einen in dem Gehäuse angeordneten Kondensatorwickel mit einem Paar streifenförmiger Metallfolien der Beläge und mit zwischen diesen angeordneten und mit den Metallfolien in Berührung stehendein Streifen aus dielektrischem Material und eine den Kondensatorwickel imprägnierenden dielektrischen Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß der die Beläge überbrückende Widerstand aus einem dünnen Streifen (15) aus elektrischem Widerstandsmaterial besteht, dessen eines Ende auf der einen Seite des Streifens aus dielektrischem Material (13, '5 14) an der Metallfolie (12) des einen Belags anliegt, der um die Längskante des dielektrischen Streifens (13,14) geführt ist, und dessen anderes Ende mit der Metallfolie (11) des anderen Belags in Berührung steht

2. Wickelkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen aus dielektrischem Material (13,14) über den Längsrand der streifenförmigen Metallfolien (11,12) der Beläge hinausragt.

3. Wickelkondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsstreifen (15) aus einem Streifen aus nicht-leitendem Material besteht, in das ein elektrisch leitfähiges Material eingearbeitet ist.

4. Wickelkondensator nach einem der Ansprüehe 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsstreifen (15) aus einem kohlenstoffbeschichteten Papier besteht.

5. Wickelkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsstreifen (15) U-förmig ausgebildet ist, wobei der Boden des U über den dielektrischen Streifen (13, 14) und die Schenkel (16, 17) des U jeweils zwischen den dielektrischen Streifen (13,14) und den benachbarten Metallfolien (11, 12) der Beläge liegen.

6. Wickelkondensator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsstreifen (15) an der Anschlüsse (20, 21) aufweisenden Stirnseite des Wickels (19) gelagert ist.

7. Wickelkondensator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsstreifen (15) über die Längskanten mehrerer Wickellagen geführt ist.

8. Verfahren zur Herstellung eines Wickelkondensators nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein dielektrischer Streifen von einer Vorratsrolle auf einen Wickeldorn gebracht wird, daß die beiden Metallfolien der Beläge von einzelnen Versorgungsrollen so abgenommen werden, daß jeweils eine der Metallfolien auf einer Seite des dielektrischen Streifen liegt und diesen berührt, bevor der Streifen und die Folien unter Zwischenlage zumindest eines weiteren dielektrischen Streifens auf den Dorn gewickelt werden, und daß bei dem Wickelvorgang eine freie Länge des dielektrischen Streifens vorgesehen ist, bevor er mit den Metallfolien in Berührung kommt, daß ein Widerstandsstreifen von einer Vorratsrolle abgetrennt und in eine hauptsächlich V-förmige Form gefaltet und im Bereich der freien Länge des dielektrischen Streifens über eine seiner beiden Kanten so gelegt wird, daß die Enden des V-förmigen Widerstandsstreifens mit den Metailfolien der Beläge in Kontakt kommen.