DE4125197C2 - Wickelkondensator, insbesondere Rundwickelkondensator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wickelkondensator, insbesondere Rundwickelkondensator, bestehend aus einem Behälter, insbe­ sondere Rundbecher, und einem im Behälter untergebrachten Kondensatorkörper mit durch ein Dielektrikum voneinander ge­ trennten, übereinanderliegend aufgewickelten Leiterbahnen, die mit zwei Außenanschlüssen verbunden sind, wobei der Kon­ densatorkörper in mehrere, zumindest einseitig elektrisch gegeneinander isolierte Kondensatorwickel und/oder Wicklungs­ abschnitte unterteilt ist.

Wickelkondensatoren dieser Art sind beispielsweise aus der DE 30 47 796 A1 bekannt und in großer Zahl im praktischen Einsatz. Problematisch ist die Absiche­ rung derartiger Kondensatoren, da Einzelsicherungen entspre­ chender Leistung nicht in jedem Falle zur Verfügung stehen und bei einer solchen Absicherung über eine Einzelsicherung beim Durchbrennen der Sicherung der gesamte Kondensator ausfällt, das heißt die gesamte Kapazität verlorengeht.

Bei einem aus der DE 30 47 796 A1 bekannten Wickelkondensa­ tor der eingangs genannten Art ist für alle Wickel eine ge­ meinsame Überdruckabreißsicherung vorgesehen, die anspricht, wenn es im Kondensatorgehäuse zur Entwicklung eines Überdruckes kommt.

Aus dem DE-Gm 17 66 627 ist eine Vorrichtung zum Abschalten eines Kondensators mit einer Kondensatorwicklung durch stei­ genden Druck im Kondensatorgehäuse bekannt. Hierbei wird der Kondensator abgeschaltet, indem durch den überhöhten Druck im Kondensatorgehäuse eine darin vorgesehene Membran zusam­ mengedrückt wird, um so einen Kurzschluß des Kondensators zu veranlassen. Durch diesen Kurzschluß wird wiederum eine im Gehäuse vorgesehene Überstrom-Schmelzsicherung ausgelöst, deren Auslösung demzufolge aufgrund des ansteigenden Über­ drucks im Kondensatorgehäuse erfolgt.

Ziel der Erfindung ist es, einen Wickelkondensator, insbeson­ dere Rundwickelkondensator der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei weiterhin kompaktem Aufbau und minimalem Mehraufwand auf einfache Weise insbesondere zuverlässig abge­ sichert ist und selbst bei einem Ausfall einzelner Wicklungs­ teile noch eine Kapazität besitzt, die im Bereich der Soll­ kapazität liegt.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß je­ dem Kondensatorwickel bzw. Wicklungsabschnitt jeweils wenig­ stens eine elektrische Schmelzsicherung zugeordnet ist, die zwischen dessen jeweilige isolierte Anschlußseite und den dieser zugeordneten Außenanschluß geschaltet ist.

Aufgrund dieser Ausbildung wird erreicht, daß die Gesamtkapa­ zität in mehrere Teilkapazitäten unterteilt wird und im Fal­ le eines Defektes nur die defekte Teilkapazität ausfällt. Die elektrische Sicherung wirkt demnach selektiv, wodurch sichergestellt ist, daß die Gesamtkapazität selbst beim Auf­ treten einzelner Defekte in der Regel noch innerhalb der zu lässigen Toleranz liegt.

Indem vorzugsweise sämtliche Sicherungen und sämtliche diese mit den Kondensatorwickeln bzw. Wicklungsabschnitten und den Außenklemmen verbindenden elektrischen Leitungen vorzugswei­ se im Behälter integriert sind, können die bisherigen Außen­ abmessungen des Kondensators im wesentlichen beibehalten wer­ den.

Dies gilt insbesondere auch für den Fall, daß die einer je­ weiligen Kondensatorwicklung zugeordnete Sicherung bzw. die den verschiedenen Wicklungsabschnitten einer jeweiligen Kon­ densatorwicklung zugeordneten Sicherungen in der zentralen Wicklungsöffnung des Kondensatorwickels angeordnet sind. Der ohnehin vorhandene Raum wird somit auf besonders Vorteil­ hafte Weise zur selektiven Absicherung des Kondensators ge­ nutzt. Alternativ können die Sicherungen auch am jeweiligen Wicklungsumfang angeordnet sein.

Die radial aufeinanderfolgenden Wicklungsabschnitte eines betreffenden Kondensatorwickels sind vorzugsweise jeweils durch insbesondere mehrlagige Papier- oder Folienisolationen voneinander getrennt. Somit können bereits beim Wickeln einzelne Teilkapazitäten gebildet werden, indem die verschie­ denen Wicklungsabschnitte hintereinander gewickelt und je­ weils durch das Einfügen der Trennisolation beispielsweise aus Papier voneinander getrennt werden. In diesem Falle kön­ nen die Sicherungen vorteilhafterweise auch in den Isolier­ zwischenlagen zwischen den Wickelabschnitten angeordnet sein.

Weisen die verschiedenen, jeweils über eine Sicherung abgesi­ cherten Wicklungsabschnitte eines jeweiligen Kondensator­ wickels zumindest im wesentlichen gleiche Kapazitäten auf, so ergibt sich beim Auftreten eines Defekts in einem beliebi­ gen Wicklungsabschnitt unabhängig vom jeweiligen Wicklungs­ abschnitt stets in etwa derselbe geringe Kapazitätsverlust.

Gleiche Teilkapazitäten für die Wicklungsabschnitte sind bei­ spielsweise durch gleiche Längen der Wicklungsabschnitte er­ zielbar.

Die Erfindung ist insbesondere im Zusammenhang mit Wickelkon­ densatoren nichtselbstheilender Bauart von Vorteil.

Der erfindungsgemäße Wickelkondensator eignet sich beispiels­ weise für eine Verwendung als Glättungskondensator im Gleich­ stromzwischenkreis eines Stromrichters.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausführungs­ varianten der Erfindung angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung eines Rundbecherkondensators,

Fig. 2 eine Draufsicht des Rundbecherkondensators gemäß Fig. 1, und

Fig. 3 eine Schnittdarstellung gemäß Linie I-I in Fig. 1.

Der in Fig. 1 gezeigte Rundbecherkondensator 10 umfaßt ei­ nen in einem als Behälter dienenden Rundbecher 12 unterge­ brachten Kondensatorkörper 14, der beim vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel in fünf Kondensatorwickel 16 unterteilt ist.

Diese gleich großen Kondensatorwickel 16 sind koaxial und axial hinter- bzw. übereinander im Rundbecher 12 angeordnet und in diesem mit gegenseitigem Abstand d über Isolierteile fixiert.

Die Kondensatorwickel 16 sind jeweils in radial aufeinander­ folgende Wicklungsabschnitte 18 unterteilt, die jeweils durch eine zwischengelegte Trennfolie 20 aus Papier oder der­ gleichen voneinander getrennt sind (Fig. 3).

Die verschiedenen Wicklungsabschnitte 18 weisen gleiche Teil­ längen und damit gleiche Kapazitäten auf. Nachdem die Kon­ densatorwickel 16 gleiche Abmessungen besitzen und in eine gleiche Anzahl von solchen Wicklungsabschnitten 18 unter­ teilt sind, sind auch die Kapazitäten dieser Kondensator­ wickel 16 gleich groß.

Jeder Wicklungsabschnitt 18 eines jeweiligen Kondensator­ wickels 16 umfaßt durch ein Dielektrikum voneinander getrenn­ te, übereinanderliegend aufgewickelte Leiterbahnen, die mit zwei Außenanschlüssen 22, 24 an der einen Stirnseite 26 des Rundbechers 12 verbunden sind (vergleiche Fig. 1 und 2).

Hierbei sind die verschiedenen Wicklungsabschnitte 18 eines jeweiligen Kondensatorwickels 16 auf einer ersten Anschluß­ seite 28 des Kondensatorwickels 16 elektrisch miteinander verbunden und auf der zweiten Anschlußseite 30 elektrisch gegeneinander isoliert.

Die ersten Anschlußseiten 28 der Kondensatorwickel 16 sind über eine gemeinsame Leitung 32 direkt mit dem Außenanschluß 24 verbunden. An der zweiten Anschlußseite 30 der Kondensatorwickel 16 sind die dort gegeneinander isolierten Wicklungsabschnitte 18 eines jeweiligen Kondensatorwickels 16 jeweils über eine elektrische Sicherung 34, insbesondere eine Schmelzsicherung, mit einer gemeinsamen Leitung 36 und über diese mit dem anderen Außenanschluß 22 ver­ bunden. Die beiden Anschlußseiten 28, 30 sind an den jewei­ ligen, einander gegenüberliegenden Stirnflächen der jeweili­ gen Kondensatorwickel 16 vorgesehen.

Die fünf einem jeweiligen Kondensatorwickel 16 bzw. dessen fünf Wicklungsabschnitten 18 zugeordneten Sicherungen 34 sind in der zentralen Wicklungsöffnung 38 des betreffenden Kondensatorwickels 16 angeordnet. Diese zentrale Wicklungs­ öffnung 38 ist im vorliegenden Fall durch ein den Kondensa­ torwickel 16 aufnehmendes Kernrohr 40 definiert (vergleiche Fig. 3).

In der Wicklungsöffnung 38 eines jeden Kondensatorwickels 16 sind somit jeweils fünf Sicherungen 34 angeordnet. Am obe­ ren Ende sind diese Sicherungen 34 jeweils über eine nach oben aus der zentralen Wicklungsöffnung 38 herausgeführte und anschließend radial nach außen geführte Leitung 42 mit der an die Anschlußklemme 22 angeschlossenen gemeinsamen Lei­ tung 36 verbunden. Die unteren Enden der Sicherungen 34 sind jeweils über eine unten aus der zentralen Wicklungsöff­ nung 38 herausgeführte Leitung 44 an der zweiten Anschlußsei­ te des Kondensatorwickels 16 mit dem betreffenden Wicklungs­ abschnitt 18 verbunden (vergleiche Fig. 1 und 2). Die beiden Leitungen 32, 36 sind in Längsrichtung des Rundbe­ chers 12 seitlich an den Kondensatorwickeln 16 vorbei im Be­ reich der Becherinnenwand nach oben zu den Außenanschlüs­ sen 22, 24 geführt und im Bereich der Stirnwand 26 mit die­ sen verbunden.

Es sind somit sämtliche Sicherungen 34 und sämtliche diese mit den Kondensatorwickeln 16 bzw. Wicklungsabschnitten 18 und den Außenklemmen 22, 24 verbindenden elektrischen Leitun­ gen 44, 42, 32, 36 im Rundbecher 12 integriert, wobei die einzelnen Wicklungsabschnitte 18 jeweils in Reihe mit einer Sicherung 34 geschaltet und die auf diese Weise erhaltenen Reihenschaltungen parallel an die Außenanschlüsse 22, 24 an­ geschlossen sind.

Im vorliegenden Fall werden somit fünfundzwanzig Teilkapazi­ täten gebildet, die jeweils durch eine elektrische Siche­ rung 34 abgesichert sind. Beim Durchbrennen einer Sicherung ergibt sich demnach lediglich ein Kapazitätsverlust von 4%, so daß die Restkapazität in der Regel noch innerhalb der zu­ lässigen Toleranz liegt.

Der Kondensator kann insbesondere für hohe Nennspannungen (im Bereich von etwa 2000 VDC) ausgelegt sein. Bevorzugt ist dieser Wickelkondensator als Glättungskondensator im Gleichstromzwischenkreis eines Stromrichters verwendbar.

Während beim dargestellten Ausführungsbeispiel die verschie­ denen Kondensatorwickel wiederum in verschiedene Wicklungsab­ schnitte unterteilt sind, ist es grundsätzlich auch denkbar, den Kondensatorkörper lediglich in jeweils eine zusammenhän­ gende Wicklung aufweisende Kondensatorwickel aufzuteilen, wo­ bei dann jedem Kondensatorwickel vorzugsweise lediglich eine Sicherung zugeordnet ist. Die Anzahl der Kondensatorwickel sowie die Anzahl der Wicklungsabschnitte kann sich von der im vorliegenden Ausführungsbeispiel angegebenen Anzahl unter­ scheiden.

Claims (15)

1. Wickelkondensator, insbesondere Rundwickelkondensator, bestehend aus einem Behälter (12), insbesondere Rundbe­ cher, und einem im Behälter (12) untergebrachten Kondensa­ torkörper (14) mit durch ein Dielektrikum voneinander getrennten, übereinanderliegend aufgewickelten Leiterbah­ nen, die mit zwei Außenanschlüssen (22, 24) verbunden sind, wobei der Kondensatorkörper (14) in mehrere, zumin­ dest einseitig elektrisch gegeneinander isolierte Konden­ satorwickel (16) und/oder Wicklungsabschnitte (18) unter­ teilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Kondensatorwickel (16) bzw. Wicklungsabschnitt (18) jeweils wenigstens eine elektrische Schmelzsiche­ rung (34) zugeordnet ist, die zwischen dessen jeweilige isolierte Anschlußseite (30) und den dieser zugeordneten Außenanschluß (22) geschaltet ist.

2. Wickelkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatorwickel (16) bzw. Wicklungsabschnitte (18) jeweils beidseitig durch Schmelzsicherungen (34) abgesichert sind.

3. Wickelkondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Sicherungen (34) und sämtliche diese mit den Kondensatorwickeln (16) bzw. Wicklungsabschnitten (18) und den Außenklemmen (22, 24) verbindenden elektri­ schen Leitungen (44, 42, 32, 36) im Behälter (12) inte­ griert sind.

4. Wickelkondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einer jeweiligen Kondensatorwicklung (16) zuge­ ordnete Sicherung (34) bzw. die den verschiedenen Wick­ lungsabschnitten (18) einer jeweiligen Kondensatorwick­ lung (16) zugeordneten Sicherungen (34) in der zentra­ len Wicklungsöffnung (38) dieses Kondensator­ wickels (16) angeordnet sind.

5. Wickelkondensator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherung bzw. die Sicherungen (34) in einem den betreffenden Kondensatorwickel (16) aufnehmenden Kernrohr (40) angeordnet sind.

6. Wickelkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherung bzw. die Sicherungen (34) am Wickel­ umfang angeordnet sind.

7. Wickelkondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die radial aufeinanderfolgenden Wicklungsabschnitte (18) eines betreffenden Kondensatorwickels (16) je­ weils durch eine elektrische Isolation (20) voneinander getrennt sind.

8. Wickelkondensator nach Anspruch 7 und einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherung bzw. die Sicherungen (34) in den Isolierzwischenlagen (20) angeordnet sind.

9. Wickelkondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Wicklungsabschnitte (18) eines betreffenden Kondensatorwickels (16) auf einer ersten Anschlußseite (28) des Kondensatorwickels (16) elek­ trisch miteinander verbunden und auf der zweiten An­ schlußseite (30) elektrisch gegeneinander isoliert sind, daß der Kondensatorwickel (16) über seine erste Anschlußseite (28) unmittelbar mit einem (24) der Außen­ anschlüsse (22, 24) verbunden ist und daß die Wicklungs­ abschnitte (18) an der zweiten Anschlußseite (30) des Kondensatorwickels (16) über die jeweiligen Sicherun­ gen (34) mit dem anderen Außenanschluß (22) verbunden sind.

10. Wickelkondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußseiten (28, 30) eines jeweiligen Konden­ satorwickels (16) an dessen Stirnflächen vorgesehen sind.

11. Wickelkondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Wicklungsabschnitte (18) eines betreffenden Kondensatorwickels (16) zumindest im we­ sentlichen gleiche Kapazitäten aufweisen.

12. Wickelkondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Wicklungsabschnitte (18) eines betreffenden Kondensatorwickels (16) im abgewickelten Zustand zumindest im wesentlichen dieselbe Länge auf­ weisen.

13. Wickelkondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Kondensatorwickel (16) zumindest im wesentlichen gleiche Kapazitäten aufweisen.

14. Wickelkondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Kondensatorwickel (16) koaxial und axial hintereinander im Behälter (12) angeordnet sind.

15. Wickelkondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Kondensatorwickel (16) mit gegen­ seitigem Abstand (d) im Behälter (12) fixiert und gegen­ einander isoliert sind.