Elektrischer Kondensator mit einem Dielektrikum aus reckbarem Kunststoff. Die synthetisch hergestellten dielektri- schen Staffe haben in der Kondensatoren technik grosse Bedeutung erlangt, weil sie in immer gleichmässiger Güte hergestellt wer den können und besonders günstige elek trische Eigenschaften, z. B. hinsichtlich des Isolationsvermögens, des dielektrischen Ver lustes usw., besitzen.
Unter diesen Kunst stoffen gibt es auch solche, die reckbar sind, das. heisst die entweder bei der Herstellung oder aber auch nachträglich durch einen Zug bei gleichzeitiger Schaffung eines biegsamen Zustandes auf eine grössere Länge gereckt werden können. Hält diese Zugbeanspru chung bis zum Festwerden des Kunststoffes an, dann behält dieser diese neue Formgestal tung bei, jedoch kann durch Wärmeeinwir kung wiederum eine Entreckung herbeige führt werden.
Baut man nun Kondensatoren mit dielek- trischen Stoffen auf, die reckbar sind, dann befindet sich der dielektrische Stoff meist auch dann, wenn er nicht in besonderer Weise gereckt worden ist, in einem, wenn auch schwachen Reckungszustand, weil ge ringe mechanische Beanspruchungen auf Zug bei der Herstellung des Dielektrikums nicht zu vermeiden sind.
Derartige Kandensatoren zeigen nun eine nicht genügende Konstanz des Kapazitätswertes, was offenbar darauf zurückzuführen ist, dass bei höheren Be triebstemperaturen, die ebenfalls nicht zu vermeiden sind, in mehr oder weniger gro ssem Umfange eine Entreckung des Dielek- trikums eintritt, wodurch sich Kapazitätsän derungen ergeben.
Wenn man diesen Fehler durch eine vorangehende Wärmebehandlung ausschalten will, tritt jedoch ein weiterer Nachteil ein, der darin besteht, dass die Fer- tigungstoleranz derartiger Kondensatoren sehr gross wird. Eine Fertigung mit kleiner Toleranz, beispielsweise schon 2r%, ist überhaupt nicht ökonomisch durchzuführen.
Noch schwieriger werden die Verhält nisse, wenn man Kondensatoren aus bewusst gerecktem Stoff aufbaut, weil bei diesen in- folge des grösseren Reckungsgrades während der Verwendung noch grössere Kapazitäts änderungen eintreten bezw. durch eine voran gehende Entreekung sehr grosse Fertigungs toleranzen verursacht werden.
Man kann die beschriebenen Nachteile in überraschend einfacher und günstiger Weise vermeiden, wenn man nach der Erfindung einen Teil des aus zwei elektrisch zusammen beschalteten Teilen aufgebauten Kondensa tors aus mindestens einem beidseitig metalli sierten dielektrischen Streifen und den an dern Teil aus nicht metallisierten Streifen aufbaut. Derartige Kondensatoren zeigen, auch wenn sie vor der Verwendung nicht wärmebehandelt sind, einen fast vollkom men konstanten Kapazitätswert.
Werden sie dagegen einer Wärmebehandlung unterzogen, beispielsweise, um den Wickelkörper durch Entreckung der Kunstfolie zu verfestigen, dann stellt sich nur eine sehr kleine Ferti gungstoleranz ein, so dass mit grosser fabrika- tionomä.ssiger Sicherheit die Kondensatoren auf den Sollwert hin gefertigt werden können.
Der Aufbau dieser Kondensatoren kann im übrigen in beliebiger Weise erfolgen. Man kann zwei vollkommen getrennt hergestellte, verschiedenartige Kondensatorkörperteile zu sammenschalten. Vorzugsweise wird man jedoch eine Aufbauanordnung verwenden, bei welcher ein beidseitig metallisiertes dielek- trisches Band mit einem gleichen oder ähn- lchen, nicht metallisierten Band zusammen- sewickelt ist.
Eine solche Aufbauanordnung ist als -Ausführungsbeispiel des erfindungs gemässen Kondensators schematisch in der Zeichnung wiedergegeben. Hierin bedeutet a einen Wickelkörper während seiner Herstel lung. Zum Aufbau dient einerseits ein dielek- trisches Band b, welches auf beiden Seiten metallisiert ist. Diese Metallschichten c und d stellen die Belegungen des Kondensators dar. Zusammen mit diesem Band b ist das Band e aufgewickelt, welches keinerlei Belegung be sitzt. Die Bänder b und e können beispiels weise aus Polystyrolfolie bestehen.
Die Ka pazität des Kondensators setzt sich nun zu- lammen aus der Kapazität, die zwischen den Belegungen c und d über das dielektrische Band b gegeben ist, und stellt damit den Kon- densatorteil dar, der aus einem beidseitig me tallisierten dielektrischen Streifen besteht. Weiterhin aber bildet der Wickelkörper eine weitere Kapazität, die zwischen den Belegun gen c und d über den dielektrischen Streifen e besteht. Dies ist der andere Kondensator teil.
Die Erklärung, warum nun eine derartige Aufbauweise derart überraschende Ergeb nisse hinsichtlich der Kapazitätskonstanz bezw. der geringen Fertigungstoleranz er bringt, ist folgende: Man muss grundsätzlich zwischen Kunstfolienkondensatoren unter scheiden, bei denen die Belegungen ohne Ein schluss irgendwelcher Fremdgase auf dem Di- elektrikum angebracht sind, und solchen, bei denen die Belegungen selbständig oder auf einem andern Tragkörper als dem Dielektri- kum angebracht sind,
so dass sich im Feld zwischen den Belegungen ausser dem Kunst stoff auch noch Luft als Dielektrikum befin det. Beide Kondensa.torarten zeigen ein ent gegengesetztes Verhalten. Kondensatoren, bei denen die Belegung beispielsweise aus selb ständigen Metallfolien bestehen, nehmen, wenn der Reckungszustand des Dielektri- kums ganz oder teilweise durch Wärmeein wirkung aufgehoben wird, in ihrer Kapa zität zu.
Dies liegt daran, da.ss die im Kon- densatorkörper enthaltenen Lufträume bei der Entreckung des Dielektrikums durch di- elektrisches Material angefüllt werden, wäh rend gleichzeitig die Grösse der Belegungen unverändert bleibt. Da die Dielektrizitäts- konstante des Kunststoffes grösser als die von Luft ist, muss sich also eine Kapazitäts vergrösserung einstellen.
Betrachtet. man auf der andern Seite Kondensatoren, bei denen im elektrischen Feld ausschliesslich Kunst stoff als Dielektrikum vorhanden ist, bei welchen also die Belegungen einschlussfrei auf dem Dielektrikum haften und keinerlei Lufteinschlüsse vorhanden sind, dann wird bei der Entreckuna dieses Dielektrikums, bei dem ja bekanntlich eine Dickenzunahme er- folgt, ein grösserer Abstand zwischen den Be legungen hervorgerufen;
gleichzeitig wird aber auch infolge der Längs- und Querkon traktion des Bandes eine Verkleinerung der Belegung, die ja infolge ihres Festhaftens auf dem Dielektrikum mitgenommen wird, eintreten. Beides führt zu einer Kapazitäts verkleinerung.
Setzt man nun einen Kondensator aus Teilen mit derart gegensätzlichem Verhalten zusammen, dann kompensieren sich die durch die Entreckung hervorgerufenen Erscheinun gen. Benutzt man also einen Kondensator ohne herstellungsmässige Wärmeanwendung, dann können zwar durch während der Be triebszeit auftretende Übertemperaturen Ka pazitätsänderungen erfolgen, jedoch erfolgen diese in den einzelnen Teilen des Konden sators in entgegengesetzter Richtung, so daB die Gesamtkapazität des Kondensators fast oder ganz unverändert bleibt.
In gleicher Weise wird auch bei herstellungsmässig wärmebehandelten Kondensatoren eine sehr kleine Fertigungstoleranz -erreicht. Bei der Herstellung von Wickelkörpern entsprechend dem Aufbau des in der Zeichnung veran schaulichten Ausführungsbeispiels, die in einer Grösse von 250 nF hergestellt wurden, betrug die Kapazitätsänderung nach der Wärmebehandlung zwischen 0,08 bis 1,5 %, im Mittel 0,6;
%, das heisst, es wäre ohne be sondere Mühe eine Fertigung von 0,5- oder 1 % igen Kondensatoren möglich, während bei der Herstellung der gleichen Kondensatoren in der althergebrachten Weise Toleranz grenzen bis 10 % üblich sind.
Da die vorgenannten Tbleranzwertgren- zen beide positiv sind, ergibt sich, dass man durch eine geringe Veränderung im kapazi- tiven Anteil der einzelnen Aufbauanordnun gen des Kondensators eine noch -weiter gehende Verbesserung erzielen kann, wenn man die untere Toleranzgrenze ebensoweit vom Nullwert ins negative Gebiet verlagert wie die positive Grenze, weil dann noch kleinere Toleranzgrenzen einzuhalten möglich Ist.