DE2121344A1 - Wickelkondensator - Google Patents

Description

23. April 1971 Gzx/hk

SPRAGUE ELECTRIC COMPANY

Wickelkondensator

Die Erfindung betrifft einen elektrostatischen Kondensator mit einem Paar von Elektroden, die in inniger Berührung mit zwischehgelegten Abstandshaltern aus dielektrischem Filmmaterial aufgewickelt sind, wobei jeder der dielektrischen Abstandshalter über eine Kante jeder Elektrode an einander gegenüberliegenden Enden des Kondensatorabschnittes hinausragt, um darauf Randgebiete vorzusehen.

Ein Paar von Streifen aus isolierendem Material liegt in der Wicklung benachbart der einen Kante jeder Elektrode und erstreckt sich in ihre benachbarten Randgebiete hinein; Jeder der Streifen hat einen leitenden Überzug auf beiden Hauptoberflächen. Die leitenden Überzüge jedes Streifens stehen in elektrischer Verbindung mit ihrer benachbarten Elektrode und sind über eine Kante von ihr hinaus in das Randgebiet erstreckt, um das elektrische Feld jeder Elektrode über den isolierenden Streifen in das Randgebiet zu drücken.

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Veitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den beiliegenden Darstellungen von Ausführüngsbeiepielen sowie aus der folgenden Beschreibung.

Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansieht eines teilweise aufgewickelten Kondensators entsprechend der Erfindung,

Figur 2 eine Schnittansicht entlang d@r.Linie 2-2 von Figur 1,

Figur 3 ®in@ Schnittansicht einer anderen AusfUhrungsform, Figur 4 ©inen-^^efea^^Hi^ffBST^liieltir^nTiusführungsforin, und Figur 5 eine Draufsicht einer metallisierten Fllmmoaifikation.

Die Figuren 1 und 2 veranschaulichen einen eufgewickelten» eine durchgehende Folie aufweisenden Koiidsng&torabechnitt 10, welcher aus ©inem Paar von doppelt metallisierten dielektrischen Filmen 12, 14 und zwisehengglegten doppelt metallisierten Isolierstreifen 16, 18 aufgebaut ist. Di© Filme 12, 14 tragen leitend® Oberflächenüberzug^ 22, 24 und 26, 28, wÄla?t».d die Streifen 16, 18 leitende Oberflächenüteerzüge 32, 36, 38 tragen.

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BAS ORIGINAL

Die Einheit 10 ist vorzugsweise in der Weise durchgehender Folien gewickelt, wobei die Streifen 16, 18 und ihre jeweiligen Oberflächenüberzug aneinander gegenüberliegenden Enden des Abschnittes 10 verlängert sind, wo sie an Anschlußleitungen 42 und 44 anschließen. An den verlängerten Kanten sind die leitenden Überzüge auf den Streifen 16, in üblicher Weise mit ihren jeweiligen Anschlüssen mittels leitendem schmelzbaren Material verbunden. Dies bedeutet, daß der Streifen 16 an dem Abschnittsende benachbart dem Anschluß 44 verlängert ist und seine Überzüge 32, 34 mit diesem Anschluß mittels leitendem-Material 46 aus beispielsweise aufgesprühtem Zink oder Blei oder dergleichen verbunden sind. Der Streifen 18 andererseits erstreckt sich an dem gegenüberliegenden Ende des Abschnittes 10 derart, daß seine Überzüge 36, 38 mit dem Anschluß 42 mittels des leitenden Materials verbunden sind.

Die Überzüge Jedes Streifens 16, 18 berühren und sind verbunden mit einem Überzug jedes Abstandsfilmes 12, 14 derart, daß die Überzüge eines Streifens und die benachbarten Überzüge der beiden Abstandshalter eine Betriebselektrode des Abschnittes bilden. Daher sind die FilmüberzUge 24 und 26 über den mit Überzug versehenen Streifen 16 (und das leitende Material 46) miteinander verbunden, um eine Elektrode einer Polarität zu schaffen; die FilmüberzUge 28 kontaktieren den mit Überzug versehenen Streifen 18, üb die Elektrode entgegengesetzter Polarität zu schaffen.

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Die Oberflächenüberzüge jedes jeweiligen isolierenden Streifens 16, 18 sind von der gleichen Polarität und haben daher zusammenfallende Ränder in-jedem Fall an der Kante des Streifens gegenüber seiner verlängerten Kante. Da die Oberflächenüberzüge eines jeweiligen Filmes 12, 14 jedoch von entgegengesetzter Polarität sind, müssen die überzüge wenigstens an wechselständigen Kanten des Filmes mit Rand versehen sein.

Der Abschnitt 10 ist mit ähnlich mit Rand versehenen Teilen der dielektrischen Filme oder Abstandshalter 12, 14 in Berührung mit oder anliegend an einander gegenüberliegenden Seiten eines der isolierenden Streifen 16, 18 aufgewickelt. Die mit Rand' versehenen Kanten der Paare von Filmüberzügen 24 , 26 und 22, 28 sind beabstandet nach innen von den Randkanten der überzüge 32, 34 und 36 , 38 auf den Streifen 16, it angeordnet, um eo das Feld jeder Elektrode in den Streifenrand zu zwängen* Daher ist jede Elektrode (beispielsweise die Überzüge 24 und 26) angeschlossen an die Überzüge oder in elektrische Verbindung mit den überzügen beider Selten des Streifenrandes derart, daß die Spannung*entlang der Kante der Elektrode direkt über der Streifendicke liegt. Man nimmt an, daß dies zu einer beachtlich verringerten Spannungsbeanepruchung der Luft an den Enden und damit höherer Koronastartspanntmg* führt. Dies bedeutet, daß die Spannungsgradienten an der Randkante der Elektrode Kurven von vergleichsweise großem Radius in den seitlich ausgedehnten dielektrischen Streifen verlaufen und in dem Randmaterial wesentlich abgeschwächt sind. Dafeer erstreckt sich, im Gegensatz zu üblichen Aufbauten,

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Elektrodenfeld nur auf einer Oberfläche des Randes mit der begleitenden Hochspannungsbeanspruchung erstreckt ist, das Feld des erfindungsgemäßen Aufbaues auf beiden Seiten der Streifen, welches im wesentlichen seitliche Erstreckungen sind, die auf die Elektrodenkanten zentriert sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind di· Ränder der Filme 12, 14 breiter als diejenigen der Streifen 16, 18 gemacht, derart, daß, wenn die mit Rand versehenen Kanten, wie dargestellt, ausgerichtet sind, der leitende Überzug der Filme den Streifenüberzug einwärts von seiner Randkante berührt und an diesen elektrisch angeschlossen ist. Dieser einwärts liegende Anschluß des Filmüberzuges kann auch mit unterschiedlichen Randbreiten beispielsweise durch Verschieben der dielektrischen Kant· oder dergleichen in bezug auf die Streifenkante erhalten werden. Es soll jedoch beachtet werden, daß'eine ernsthafte Verringerung der Überlappung des dielektrischen Randes über dem Streifenrand die wirksame Koronasteuerung des letzteren verringert wird, indem dieser den nachten benachbarten freilegt, der von entgegengesetzter Polarität ist.

Da beide dielektrisch«!Abstandshalterilme doppelt mit übertitsg versehen sind, kann eine Spannungsbeanspruchung immer noch am Beginn und am Ende der Wicklung herrschen. Vorzugsweise sind die dielektrischen überzüge von den Enden der Filme am Beginn und am Ende der Wicklung entfernt oder in Ubll^er Weise weggebrannt, so daß sowohl vor als auch nach de» Beginn der Streifen 12 und 14 unbeschichteter Film vorgesehen ist. Alternativ karin ein einzelner doppelt beschichteter Film am Beginn der Wicklung auf sich zurückgefaltet sein, so daß der Beginn von einem der isolierenden Streifen eingeschlossen wird, was die Notwendigkeit für das Entfernen aa Beginn der Wicklung beseitigt.

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«AD ORIGINAL

Di die isolierenden Streifen 16 und 18 hauptsächlich zur Schaffung eines seitlich verlängerten Kantenteiles der Elektrode an ihrer Randkante vorgesehen sind, können verjüngte isolierende Streifen 56 und 58 in der Randkante, wie in der Ausführungsform der Figur 3 dargestellt, verwendet werden. Bei dieser Ausführungsform muß natürlich die Anschlußverbindung direkt zu den Filmüberzügen 22, 28 und 24, 26 hergestellt werden„

Bei der AusfUhrungsform der Figur 4 sind doppelt metallisierte Filme.12, 14 an beiden Enden mit Rand versehen, so daß die Metallüberzüge 62, 64 und 66, 68 sich nicht bis zu einer Kante der Filme erstrecken. Zwischengelegte doppelt metallisierte isolierende Streifen 16, 18 tragen mit Muster versehene leitende Oberflächenüberzüge 72, 73, 74, 75 und 76., 77, 78, 79. Die Überzüge 72, 74 und 76, 78 schaffen den verlängerten Anschluß wie bei der Ausführungsform der Figur 2; die Oberzüge 73, 75 und 77, .79 echaffen die verbindende Randkante der Ausführungeform der Figur 3*

Bei einer weiteren Modifikation, die bei irgendeiner der Ausführungs formen verwendet werden kann, sind die metallisierte», überzüge der Filme 12 und 14 in Längsrichtung diskontinuierlich oder unterteilt, wie beispielsweise mittels über sie verlaufende Schnitte 52, die entlang der Länge des Überzuges 24, wie in Figur 5 dargestellt, vorgesehen sind. In diesem Fall ist d^g* Abschnitt aufgewickelt indem die dielektrischen Abstandshaltefilm« 12, 14 vor dem Beginn der isolierenden Streifen 16, 18 anfangen und über das Ende der isolierenden Streifen 16, 18 hinausführen, so daß Teile der dielektrischen Streifen sich an jeden Ende der außen verbundenen Schichten 16 und 18 erstrecken.

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SAD ORIGINAL

Obgleich beide dielektrisch«Filme leitende Überzüge tragen, werden sie diskontinuierlich oder isoliert in den Teilen, die nicht in Berührung mit den metallisierten Streifen 16 und 18 stehen, nicht geladen werden und daher nicht zur Spannungsbeanspruchung dieser Gebiete beitragen. Folglich wirken die Abstandshalteteile am Beginn und Ende der Wicklung (nicht in anliegender Berührung mit den Streifen 16 oder 18) als Isolatoren. Natürlich braucht die überzugdiskontinuität nur am Beginn und am Ende der Wicklung vorgesehen seih, es ist Jedoch wirtschaftlicher, sie über die gesamte Länge vorzusehen.

Bei einem besonderen Beispiel nach der AusfUhrungsform der Figur 2 wurden zehn Einheiten aufgebaut und ausgewertet. Jede Einheit bestand aus einem Paar von doppelt metallisierten dielektrischen Filmen aus Polyäthylen-TerephtfaLate mit einer Breite von etwi 5_t2 cm (2 1/16 inch) und einer Dicke von etwa 0,64 χ 10 mm (0,23 Bill) und einen Paar von doppelt metallisierten isolierenden Streifen aus Kraftpapier mit einer Breite von etwa 5,4 cm (2-1/8 ine) und einer Dicke von etwa einaal 10~ mm (0,40 mill). Jeder Film war mit Zink metallleiert und enthielt wechselnde Ränder mit einer.

Breite von etwa 0,32 cm (1/8 inch). Jeder Streifen war^auch mit Zink metallisiert und mit Rändern entlang einer Kante Breite Von etwa 0,24 cm (3/32 inch). Die Film- und waren nach Art der durchlaufenden Folie aufgewickelt, wobei-· die. metallisierten Papierstreifen zwischen den Filmen lagen. Ränder waren auch an beiden Filmen am Beginn und am Ende der Wicklung vorgesehen. Die Randkante der Streifen war In Aufeinanderpassung alt dem mit Rand versehenen Filmkanten angeordnet, so daß die FilmUberzüge einwärts der StreifenüberzUge alt Anschluß versehen war. Die metallisierten Streifen wurden von

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unterschiedlichen Enden des Abschnittes aus erstreckt. Jedes Ende des Abschnittes wurde mit Zink besprüht und an ein 22er Kupferblei angelötet» Diese zehn Einheiten lieferten eine Koronastartspannung von 450 bis 650 Volt bei Wechselstrom.

Viele unterschiedliche Modfikationen können vorgenommen werden. Beispielsweise brauchen die metallisierten Ieolatorstreifen nur an der Randkante verwendet zu werden. Dann sind die Überzüge in diesem Fall schmale streifenähnliche Teile, von denen beide mit einwärts angeordneten Elektroden in Berührung und Verbindung stehen, um Ränder von diesen zu bilden.

Da die Isolatorstreifen des Feld an der Elektrodenkant· modifizieren und schwächen, muß das Material ein gutes Dielektrikum sein, wie Kraftpapier, oder isolierendes Material von höherer Dielektrizitätskonstante.

Metallfolie kann auch für die Elektroden verwendet werden, jedoch müssen wenigstens die leitenden überzüge der isolierenden Streifen abgelagerte Überzüge oder sonst in innigem Verbindungskontakt zu den isolierenden Randstreifen an ihrer Randkante stehende überzüge sein, um das Elektrodenfeld in dem Isolator anstatt in die Luft an der Randkante der überzüge zu drücken.

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Claims (1)

1. 9 _

   Patentansprüche

   Elektrischer Kondensator mit einem Paar von Elektroden, die in innigem Kontakt mit zwischengeleten Abstandshaltern aus dielektrischem Filmmaterial aufgewickelt sind, wobei jeder der dielektrischen Abstandshalter über eine Kante jeder Elektrode an einander gegenüberliegenden Enden des Kondensatorabschnittes hinausragt, um Randgebiete daran vorzusehen, gekennzeichnet durch ein Paar von Streifen aus isolierendem Material benachbart der einen Kante jeder Elektrode, welche sich in ihre benachbarten Randgebiete erstrecken, wobei jeder der Streifen e^nen leitenden Überzug auf beiden Hauptoberflächen hat und die leitenden Überzüge jedes Streifens in elektrischer Verbindung mit ihrer elektrischen Elektrode steht, die sich über die eine Kante in das Randgebiet erstreckt ist, um das elektrische Feld jeder Elektrode über den isolierenden Streifen in das Randgebiet zu drücken.

   Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden leitende Überzüge sind, die auf beiden Hauptoberflächen jedes dielektrischen Films getragen werden, wobei die Überzüge jedes Filmes ein Randgebiet an unterschiedlichen Kanten ihres jeweiligen Filmes haben, wobei ein Überzug jedes Filmes angeschlossen ist, um eine Elektrode zu bilden, und so daß ihre Randkanten in Berührung mit den Überzügen eines der ie olierenden Streifen steht, und wobei der andere Überzug jedes Filmes angeschlossen ist,um die andere Elektrode zu bilden, und daß ihre Randkanten in Berührung mit den Überzügen des anderen Streifens stehen»

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   3. Kondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Streifen durch und von den Abschnittsenden, die ihren jeweiligen Rändern gegenüberliegen, erstrecken, um Anschlußverbindungen zu schaffen.

   4. Kondensator nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußverbindungen leitende Überzüge auf
   beiden Oberflächen der Streifen enthalten, wobei die leitenden Überzüge Elektroden an den Abschnittsenden kontaktierenο

   5. Kondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Filme über den Beginn und das Ende jedes Streifens hinaus erstrecken und daß die Überzüge der Filzse an den verlängerten Enden in Längsrichtung
   diskontinuierlich sind, so daß die Filme eine isolierende Wicklung am Beginn und am Ende des Abschnittes schaffen.

   6. Kondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filme aus organischem Polymer-material und die Streifen aus Papiermaterial bestehen.

   7. Kondensator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Filme aus Polypropylen bestehen und die Überzüge metallisierte Überzüge aus Aluminium sind.

   ■*:«*{■. Ulli

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