DE2501893A1

DE2501893A1 - Elektrische kondensatoranordnung mit einem inneren entladungswiderstand

Info

Publication number: DE2501893A1
Application number: DE19752501893
Authority: DE
Inventors: Frederick Walpole Grahame
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1974-01-23
Filing date: 1975-01-18
Publication date: 1975-07-24
Also published as: BR7500449A; IT1031077B; GB1476533A; JPS5829614B2; JPS50107453A; US3840787A

Description

Patentanwalt

6 Frankfurt/Main 1 Niddastr. 52

17. Januar 1975 · Dr.Sch.-Schu./ro.

2986-36-CA-3242

GENERAL ELECTRIC COMPANY

1 River Road
SCHENECTADY_r N.Y./U.S.A.

Elektrische Kondensatoranordnung mit einem inneren Entladungswiderstand

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kondensatoranordnung mit einem verbesserten Entladungswiderstand in Form eines hochohmigen Nebenschlußwiderstands und insbesondere auf einen Wickelkondensator, bei dem ein dünner elektrisch leitender Streifen mit vorbestimmtem Widerstand die Kondensatorelektroden erfaßt und verbindet, um den Kondensator innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode nach Aberregen bzw. Abschalten zu entladen.

In bekannter Weise werden Entladungswiderstände benutzt, um eine unerwünschte Spannung zwischen Kondensatoranschlüssen oder -elektroden zu vernichten bzw. ab zubauen. Beispielsweise wird nach dem eigenen US-Patent 3 3o2 o8l ein Streifen benutzt, der einen vorbestimmten spezifischen Widerstand hat und mit den Kondensatoranschlüssen in einem Kondensatorgehäuse in Eingriff steht. Eine typische uner-. · wünschte Spannung, die abzubauen ist, können die beim Abnehmen einer äußeren Versorgungsquelle von einem Kondensator übrig bleibende Restspannung oder die Überschußspannung sein, die von einem durch den Kondensator gelangenden Spannungs- bzw. Leistungsstoß herrührt. In jedem Fall kann die unerwünschte Spannung durch ein

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elektrisch zwischen die Elektroden eines Kondensators geschaltetes geeignetes Widerstandselement abgebaut werden. Der Entladungswiderstand entlädt bzw. baut die unerwünschte Spannung in einer kürzeren Zeitperiode ab, als sie im Fall ohne Entladungswiderstand erforderlich wäre.

In der Praxis werden geeignete äußere Entladungswiderstände über die Anschlüsse eines Kondensators oder zwischen einen geeigneten Anschluß und die entsprechende Masse geschaltet, doch ist dieses unwirtschaftlich und erfordert zusätzliche Herstellungsschritte. Darüberhinaus unterliegt der Außenwiderstand wegen seiner ausgesetzten Position leicht einer Zerstörung während der Montage und Benutzung. Wie es im zuvor genannten Patent beschrieben wird, werden Entladungswiderstände ebenfalls im Kondensatorgehäuse kleinerer Kondensatoren in Form eines die Anschlüsse verbindenden leitenden Streifens eingebaut. Jedoch erfordert in den meisten Fällen diese Widerstandsart gewöhnlich öffnungen oder Löcher in der Folie oder im Dielektrikum oder Falten im Widerstand, wodurch es extrem schwer wird, die Entladungswiderstände während der Höchgeschwindigkeits-Kondensatorwickelvorgänge einzufügen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei einer Kondensatoranordnung mit einem Entladungswiderstand die beschriebenen Nachteile zu vermeiden und eine zweckmäßigere Ausbildung zu schaffen.

Kurz gesagt umfaßt die Erfindung in einer der bevorzugten Ausführungsformen einen Entladungswiderstand -in Form eines elektrisch leitenden Streifengliedes vorbestimmten Widerstandes, beispielsweise ein mit Kohlenstoff beladenes bzw. behandeltes Papierstreifenglied, das am Ende der Rolle oder des Wickels kurz vor der Abnahme von einer Wickelmaschine in eine Kondensatorrolle eingesetzt wird. Am Rollen- oder Wickelende endet eine der Elektroden vor der anderen Elektrode. Der Widerstandsstreifen erfaßt die kürzere Elektrode und erstreckt sich in der Rolle bzw. im Wickel in Längsrichtung,bis er eine ausgesetzte Kante eines Streifens aus dielektrischem Material überlappt und dann die andere Elektrode erfaßt. Der

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erforderliche Widerstandsgrad wird durch den Abstand zwischen dem Ende der ersten Elektrode und der freigelegten Kante des Dielektrikums bestimmt, und daher wird die Länge des dielektrischen Streifens zur Bildung eines geeigneten Widerstandes programmiert.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigern

Figur 1 - einen Abschnitt eines Wickelkondensatorstreifens mit einem dielektrischen Material zwischen zwei Elektroden und einem die Elektroden verbindenden erfindungsgemäßen Entladungswiderstand,

Figur 2 - eine vergrößerte Teildarstellung des Entladungswiderstandsgliedes der vorliegenden Erfindung am Kondensatorwickelende,

Figur 3 - eine vergrößerte Teildarstellung einer Abwandlung der" Erfindung gemäß Figur 2 und

Figur 4 - eine Darstellung eines bevorzugten Kondensators nach dieser Erfindung.

In Figur 1 ist eine bevorzugte Ausfuhrungsform eines Kondensatorrollen- bzw. -Wickelabschnitts dargestellt, bei dem die vorliegende Erfindung zweckmäßig anwendbar ist. Der Rollenabschnitt Io aus Figur 1 enthält eine Rolle oder Wicklung, die aus abwechselnden Papierstreifen 11, 12 sowie 13 und Elektrodenfolienstreifen 14 und 15 hergestellt ist. Der Kondensatorrollenabschnitt Io ist ferner mit einem Paar elektrischer Leitungen 16 und 17 versehen, die mit den Folienelektroden in der Rolle elektrisch verbunden sind und sich von dieser erstrecken. Bei der praktischen. Durchführung der vorliegenden Erfindung kann jeder der dielektrischen Streifen durch ein oder mehrere dielektrische Streifen desselben oder eines unterschiedlichen Materials ersetzt werden. Das Dielektrikum dieser Streifen kann irgendeines der zahlreichen bekannten Kondensatormaterialien sein, wie beispielsweise Papier und synthetische Harze. Gleichzeitig können die Elektrodenfolienstreifen 14 und 15 mittels eines Metallbelags auf geeigneten dielektrischen Streifen ausgebildet sein.

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Der erfindungsgemäße Widerstandsstreifen 18 befindet sich am Rollen- oder Wickelende, liegt in Angrenzung an die Folienelektrode 14, überlappt eine freiliegende bzw. ausgesetzte Kante des Zwischendielektrikums 12 und stellt einen Kontakt mit der Elektrode 15 her. Gemäß Darstellung ist der Widerstandsstreifen 18 in der Rolle in bezug auf die Folien- und Dielektrikumstreifen in Längsrichtung positioniert. Die Einzelheiten des Entladungswiderstandes nach der vorliegenden Erfindung in bezug auf den Kondensatorrollenabschnitt aus Figur 1 sind am besten aus Figur 2 ersichtlich.

In Figur 2 ist der erste Elektrodenstreifen 14 so dargestellt, daß er in der Rolle in einem beträchtlichen Abstand vor dem Rollenoder Wickelende des inneren Papier-Dielektrikumstreifens 11 endet. Der Widerstandsstreifen 18 .liegt vorzugsweise unter dem ersten Elektrodenstreifen 14, um zwischen diesem und dem inneren Dielektrikumstreifen 11 gehalten zu werden, damit ein guter elektrischer Kontakt mit der ersten Elektrode 14 entsteht. In einigen Fällen kann der Widerstandsstreifen auch über der ersten Elektrode liegen. Danach erstreckt sich der Widerstandsstreifen 18 über eine große Distanz in Längsrichtung der Rolle über das Ende des ersten Elektrödenstreifens 14 hinaus. Dem ersten Elektrodenstreifen 14 ist ein zwischenliegender Dielektrikumstreifen 12 überlagert, dessen Ende sich über den Abschluß des ersten Elektrodenstreifens I^ hinaus erstreckt und vor dem Abschluß des Entladungswiderstandsstreifens 18 endet. Danach wird der zweite Elektrodenstreifen 15 des Kondensators dem zwischenliegenden Papier-Dielektrikumstreifen 12 überlagert, so daß das Ende des Widerstandsstreifens von demjenigen des zwischenliegenden Dielektrikumstreifens 12 über eine große Distanz vorspringt. Zum Vervollständigen der Kondensatoranordnung wird ein weiterer oder äußerer Dielektrikumstreifen 13 auf den zweiten Elektrodenstreifen 15 aufgebracht, und das Ende dieses äußeren Papier-Dielektrikumstreifens, der über das Ende des zweiten Elektrodenstreifens 15 hinausragt, ist nicht von Bedeutung.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich und wenn die Rolle Io ausgeflacht oder gewickelt ist, kommt der das Ende des zwischenliegenden Dielektrikumstreifens 12 überragende Teil des Wi-

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derstands 18 in Kontakt mit dem zweiten Elektrodenstreifen 15. Es wird daher zwischen den beiden Elektrodenstreifen 14 und 15 über den Entladungswiderstandsstreifen 18 eine elektrische Verbindung geschaffen. Es ist ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß das Maß des erforderlichen Widerstandes durch die . Länge des zwischenliegenden Dielektrikumstreifens 12 jenseits dem Ende des ersten Elektrodenstreifens 14 gesteuert wird. In dieser Ausführungsform überbrückt der Widerstand 18 den Folienstreifen und den zwischenliegenden Dielektrikumstreifen 12 ohne Durchdringen irgendeines dieser Streifen.

Der Widerstand 18 kann aus einem leitfähigen Material mit geeignetem spezifischem Widerstand und mit vorbestimmten Werten des Querschnitts sowie der Breite bestehen, um eine gesteuerte Spannungsentladung zu bilden, die jedoch einer Veränderung der Länge des zwischenliegenden Dielektrikumstreifens 12 jenseits dem Ende des ersten Elektrodenstreifens 14 unterworfen ist. Es können metallische und nichtmetallische leitende Materialien für den Entladungswiderstand 18 angewendet werden. Ferner kann das Entladungswiderstandsglied 18 aus nichtleitenden Materialien» wie Papier oder Pot lymerstoffen bestehen, die in vorbestimmter Weise durch Zufügen eines leitenden Materials leitfähig gemacht werden, sei es nun nach Art einer Beschichtung, wie eines Metallüberzuges auf einem Substrat, oder durch ein Verteilen des leitenden Materials im Streifen. Beispielsweise ist ein bevorzugtes und nach der Erfindung mit hervorragenden Ergebnissen benutztes Widerstandsmaterial ein dünnes, flexibles kohlenstoffbehandeltes bzw. -beladenes handelsübliches Papier.

In Figur 3 ist eine Abwandlung der vorliegenden Erfindung dargestellt. Danach wird eine geeignete Öffnung 19 im zwischenliegenden Dielektrikumstreifen 12 benutzt, die es ermöglicht, den erfindungsgemäßen Ent]adungswiderstand an einem weiter vom Rollenende entfernten Punkt in den Kondensatorrollenabschnitt einzufügen. Die Öffnung 19 kann ein geeignet geformter Durchbruch im Dielektrikumstreifen 12 oder auch eine vollständige Trennung des zwischenliegenden Dielektrikumstreifens 12 sein. In jedem Fäll kommt die zwei-

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te Elektrode 15 beim Verdichten der Rolle Io über der Öffnung 19 in ßerührungskontakt mit dem Widerstand 18, so daß die .Distanz, mit der sich die Öffnungskante 2o in Längsrichtung über das Ende des ersten Elektrodenstreifens 14 erstreckt/ das Maß des elektrischen Widerstandes zwischen den zwei Elektrodenstreifen JL4 und 15 steuert oder bestimmt. In dieser Ausführungsform überbrückt der Widerstand 18 wirksam die Öffnung 19, wobei kein Ende desselben in die Öffnung vorspringt.

Die oben beschriebene Erfindung ist besonders bei der Schnellherstellung und bei Schnellwickelmaschinen anwendbar. Bei der Ausführungsform aus Figur 2 erfolgt ein weitgehend vollständiges Wickeln der Kondensatorroile, bevor der Widerstand 18 eingefügt wird. Es ist nicht erforderlich, Entladungswiderstandsstreifen veränderlicher Größe zu benutzen, um variierende Widerstand»werte für unterschiedliche Rollen zu bilden. Stattdessen ist zur Bildung des erforderlichen Widerstandes im Kreis ein bloßes Programmieren der Wickelmaschine notwendig, damit die erste Folie und der zwischenliegende Dielektrikumstreifen 12 zur richtigen Zeit und an der richtigen Position enden. Gleichzeitig sorgt die Erfindung dafür, daß der Widerstandsstreifen 18 in der Rolle bzw. im Wickel vollständig isoliert ist und daß kein Teil dieses Widerstandes entweder an den Rollenenden oder den Rollenkanten freiliegt. Es besteht daher keine Gefahr, daß der Entladungswiderstand in Berührung mit dem Gehäuse kommt, und es ist keine weitere Isolation erforderlich. Dieser Typ eines nicht ausgesetzten bzw. freiliegenden Widerstandes wird manchmal als versenkter Widerstand bezeichnet, der nach der vorliegenden Erfindung bei zahlreichen Wickelkonfigurationen oder Größen für verschiedene Kondensatoren anwendbar ist. Das Maß des erforderlichen Widerstandes wird bloß als Länge eines dielektrischen Streifens programmiert, und daher sind nur eine Zuführung und eine Größe des Entladungswiderstandsstreifens 18 erforderlich.

Die vorliegende Erfindung führt somit zu einem Versenktyp-EntIadungswiderstand, der in der Kondensatorrolle versenkt werden kann, so daß sich keine von dem Rollenabschnitt vorstehenden Teile ergeben. Und ferner sind keine gefalteten Abschnitte zum Herstellen

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des elektrischen Kontakts erforderlich, was noch wichtiger ist, da diese gefalteten Abschnitte elektrische Probleme hervorrufen können. Der Widerstand 18 der vorliegenden Erfindung stellt einen relativ flachen Abschnitt im Kondensator dar, und in der Ausführungsform aus Figur 2 sind keine Fenster, Öffnungen oder andere Bearbeitung der Folien oder des Dielektrikums erforderlich. Am Rollenende hat der Widerstand den wesentlichen Betriebsvorteil, daß die durch ihn erzeugte Wärme an die angrenzende Gehäusewandung abgeführt werden kann. Ferner ergibt sich die wirksame Widerstandslänge des Widerstands 18 als die flache Längserstreckung des Widerstandes 18 zwischen dem Ende der ersten Folie 14 und dem Ende des zwischenliegenden Dielektrikumstreifens 12. Die tatsächliche Länge des Widerstands 18 von diesem letzten Punkt bis zum Kontakt mit der zweiten Folie 15 ist unbedeutend.

Figur 4 zeigt einen beispielhaften Kondensatortyp 21, der vorteilhaft nach der vorliegenden Erfindung verwendbar ist. Dieser Kondensator 21 wird als Ballastkondensator bezeichnet und kann eine Größe von etwa 1,5 Mikrofarad bei 7oo Volt bis etwa 4,ο Mikrofarad bei etwa 33o Volt haben. In typischer Weise kann der Kondensator 21 als Gesamtgehäusegröße etwa folgende Abmessungen haben: 25,4 rom (X, ο Zoll) dick, 5o,8 mm (2,ο Zoll) breit und 63,5 mm (2,5 Zoll) hoch» Ein Widerstandsstreifen 18, wie er im zuvor genannten Kondensator benutzt wird, kann etwa eine aktive Länge von 19 mm (o,75 Zoll) sowie eine Breite von 6,35 mm (o,25 Zoll) haben und ein kohlenstoffbeladenes Papier mit einer Dicke von o,ol9-o,l27 mm (o,75-" 5,ο mil) und einem spezifischen Widerstand von etwa 1,5 Megohmpro Pia chenquadmtjdar s teilen. Der obige Kondensator wird mit einem Aroclor-oder Pyranol-Imprägniermittel imprägniert, das gewöhnlich ein chloriertes Diphenyl ist. Es wurden hervorragende Resultate beim Verwenden des Entladungswiderstandes auch beim Versenken bzw. Einbetten in dieser Flüssigkeit erzielt. -

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

[ 1, kondensator mit einem in einem Kondensatorwickelabschnitt ver-X^/senkten bzw. verdeckten Widerstand/ gekennzeichnet durch einen Rollen- bzw. Wickelabschnitt (lo) von in Rollenform gewickelten abwechselnden dielektrischen und Elektrodenstreifen (11, 12, 13, 14, 15), wobei ein erster Elektrodenstreifen eine kleinere Länge als ein zweiter Elektrodenstreifen hat, um an einem Ende der Rolle eine Abstufung zwischen den Folienstreifenenden zu bilden, ferner durch einen mittleren Dielektrikumstreifen (12) zwischen den Elektroden (14, 15), der eine ausgesetzte bzw. freiliegende und in Längsrichtung von den Enden beider Elektrodenstreifen entfernte Kante (2o) aufweist, und durch einen Entladungswiderstandsstreifen (18), der die ausgesetzte Kante des mittleren Dielektrikumstreifens überbrückt, um mit jeder der Elektroden in Berührungseingriff zu treten.
2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freiliegende Kante (2o) eine Öffnung (19) im mittleren Dielektrikumstreifen (12) darstellt.
3. Kondensator nach Ansprüchen 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsstreifen (18) die öffnung (19) überbrückt.
4. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freiliegende Kante (2o) den Abschluß des mittleren Dielektrikumstreifens (12) darstellt.
5. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freiliegende Kante (2o) zu einem Spalt (19) des mittleren Dielektrikumstreifens (12) gehört.
6. Kondensator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsstreifen (18) den Spalt (19) überbrückt.
7. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erforderliche Widerstandswert des Wider-

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stands (18) durch den Widerstandsabstand zwischen der freiliegenden Kante (2o) und dem Abschluß des ersten Elektrodenstreifens (14) bestimmt wird.
8. Kondensator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (18) ein kohlenstoffbehändelter bzw. -beladener Papierstreifen ist.
9. Kondensator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (18) ein Polymerstreifen mit eingestelltem spezifischem Widerstand ist.

Io. Kondensator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (18)' ein flexibles, nichtleitendes Substrat mit einem darauf angeordneten dünnen Metallfilm ist.

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