Elektrischer Wickelkondensator mit selbstausheilender Belegung Die Erfindung bezieht sieh auf einen elektrischen Wickelkondensator mit min destens einer auf ein Isolierstoffband aufge- brachten, selbstausheilenden Blindbelegung und mit, zwei, jeweils in der gleichen Wickel lage nebeneinander angeordneten Hauptbele gungen, von denen jede an einer andern Wickelstirnseite übersteht. und dort ansehliess- bar ist.
Bei bekannten Kondensatoren dieser Art ist zwischen dem als Blindbelegung dienenden Metallbelag eines Papierbandes und den aus zwei schmalen Folien bestehenden Hauptbele gungen ein Dielehtrikumsband angeordnet, welches die Hauptbelegungen an Breite über ragt und mit. seiner einen Seite gegen die bei den Folien, mit seiner andern Seite gegen den Metallbelag anliegt, während zwischen dem -Metallbelag und der nächsten Windung der Folien nur das als Träger des Metall belags dienende Papierband als Dielehtrikum wirksam wird.
Wegen der in die Tiefe des Papierbandes eingedrungenen -Metallteile des Bela;:s er#vibt sieh für diese Anordnung- eine dielektriseh unsymmetrische Lage der Blind- belegung,
die aus zweierlei Gründen uner- wünseht. ist. Zum einen wird die Durch- schlagsfestigkeit des ganzen Kondensators von der kleineren Durchsehla.gsfestigkeit des metallisierten Papierbandes bestimmt., wäh rend zum andern die Kapazitäten zwischen der freien Oberseite der Blindbelegung und den Folien wesentlich kleiner sind als die jenigen zwischen der auf dem Papierband aufliegenden Unterseite und der nächsten Windung der Folien.
Gemäss der Erfindung wird daher vorge schlagen, eine symmetrische Anordnung der Blindbelegung -dadurch zu erzielen, da.ss zwi schen je zwei aufeinanderfolgenden Windun gen :der Hauptbelegungen wenigstens zwei Dielektrikumssehiehten und zwei selbstaushei lende, auf mindestens ein Isolierstoffband aufgebra.ehte Blindbelegungen symmetrisch angeordnet. werden.
In der Zeichnung sind als Ausführungs beispiele der Erfindung verschiedene Kon- densatorwickel. ausschnittsweise und im Längs schnitt dargestellt, wobei .die Stärke der Bele- giuzgen und Isolierschichten stark vergrössert dargestellt ist.
Bei dem Kondensatorwickel nach Fig. 1 sind zwei etwa. 6 ,u starke Aluminiumfolien 11 und 12 als Hauptbelegungen verwendet..
Au >= diesen liegt. ein Papierband 13 auf, das an seiner den Hauptbelegungen abgekehrten Seite mit einer selbstausheilenden Metall schicht 14 versehen ist. Die Schicht 14 hat eine Stärke von etwa 0,02 bis 0,2 ;., lind brennt bei einem Durchschlag um die Durch schlagstelle herum so aus, da.ss keine leitende Verbindung mit der betreffenden Gegenbele- ging entstehen kann.
Die Metallsehieht 1.4 dient als Blindbelegung zu den Hauptbete n 11 und 12 und bildet mit diesen zu sammen zwei Kapazitäten, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Um die Blindbeleun@, gegen die näehstfolgende Windun5 111 bzw.
121 der Hauptbelegung 11 bzw. 12 zu isolie ren, ist ein ebenfalls metallisiertes z""veites Pa pierband 15 mit. seiner Schichtseite 16 gegen die Schiehtseite 14 des Papierbandes 13 gegen und mit.
diesem und den Hauptbelegun- gen zusammen aufgewiekelt. Die an den Wickelstirnseiten überstehenden Ränder der Hauptbelegungen 11 und 12 werden nach Fertigstellung des Wickels durch gegen die Stirnseite angedrückte Ansehlussstiicke in be kannter Weise angeschlossen.
Da die als Di- elektrikum wirkenden Papierbänder 13 und 15 einander genau entsprechen, liegen die Blindbelegungen elektrisch in der Mitte zwi schen je zwei Windungen der Hauptbelegun- gen. Man bekommt daher für beide Papier bänden die gleiche dielektrische I>elasiuit@@und kann daher für eine vorgegebene Be triebsspannung im gleichen Raum eine we sentlich grössere Kapazität unterbringen, als bei unsymmetrischer Anordnung.
Bei dein nach Fig. 2 aufgebauten lConden- satorwickel ist auf die im Wickel innenliegen- den Hauptbelegungen 21 und 22 aus Metall folie eine Polystyrolfolie 23 gelebt.
Auf dieser liegt ein beidseitig mit, selbstausheilenden 3Ie- tallschicliten 2-I bzw. 25 versehenes Papier band 26, das von einer zweiten Po@ystvrol- folie 27 bedeckt ist. Die beiden Polvstvrol- folien 23 und 27 sind zusammen mit dein Pa pierband 26 und den Hauptbelegungen 21 und 22 aufgewickelt.
Die Querschnitte durch die nächstfolgende Windung der Hauptbele gungen 21 und 22 sind in der Zeichnung iriit 211 und 221 angedeutet. In dieser Anordnung wird im Gegensatz zu derjenigen nach Fig. 1 ,las Papierband 26 dielektrisch nicht bean sprucht, da es zwischen den auf gleichem Po tential liegenden Zwischenbelegungen 24 uncl 25 angeordnet ist.
Der Kondensa.torwickel naelt Fig. 3 un terscheidet sieh von demjenigen nach Fig. 1 im wesentlichen lediglich durch zwei Pol@-- styrolfolien 33 uncl 38. Diese bilden zusam men mit. einseitig- metallisierten Papierbän dern 34 und 37 das Dielektrikum zwischen den als Blindbelegung dienenden selbst ausheilenden Belägen 35 und 36 und den Hauptbelegungen 31 und 32.
Sie sind mit diesen so aufgewickelt> dass die nächsten Win- dungen 311/321 der Hauptbelegungen eben falls symnretriseh zu den Blindbelegungen liegen.
Bei den nach den Fig. -1 und 5 aufgebau ten Kondensatorwickeln \sind die als Dielek- trikum dienenden Isolierstoffbänder mit auf- nieta.llisierten Schichten versehen und mit diesen Schichten gegen die Folien der Haupt- belegung- gelegt. Dadurch wird erreicht, dass ein.
beim Auflegen des Isolierstoffbandes auf die Folien entstehendes Luftpolster in den feldfreier- Raum zu liegen kommt und daher sieht. zu Glimmerscheinungen führen kann. Die Aufgabe, die im Wickelinnern infolge di- elektrischer Verluste entstehende Wärme nach aussen abzuführen, wird bei diesen An- crdnungen. ebenfalls von den Folien iibernoin- men.
Bei dem Wickel nach Fib. 4 sind ebenso wie bei den vorher beschriebenen Ausfüh rungsbeispielen zwei Metallfolien 41 und 4 2 mit gegenseitigem Abstand parallel angeord- net und von einem Papierband 43 bedeckt. das an seiner den Folien zugekehrten Ober fläche zwei Streifen 44 und 45 einer aufge dampften lletallsehieht von etwa 0,1 u Stärke trägt. Geen die freie Rückseite des Papier bandes 43 liegt.
ein ebenfalls 0,1 /t st.arkei- Hetallbelag@ 46 eines Isolierstoffbandes 47. das auch auf seiner andern Seite einen aus brennfähigen lIetallbela- 48 trägt. Auf die sem liegt die freie Rückseite eines weiteren Papierbandes 49 mit. zwei ausbrennfäbigen Metallstreifen 19a und 49b auf, die beint Auf wickeln jeweils mit. der nächsten Windun.- 411 bzw. 421 der Folien 41 und 42 in Kon takt kommen.
Bei dem Wickel nach Fig. 5 sind ähnlich wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel zwei metallisierte Papierbänder 54 und 58 zu- lammen mit zwei nebeneinanderliegenden Folien 51 und 52 aufgewickelt. An ihren ein ander zugekehrten Seiten tragen die Papier bänder 54 und 58 aufmetallisierte Blindbele gungen 56 und 57, während auf ihre vonein ander abgekehrten Seiten jeweils zwei etwa 0,02 bis 0,1 /c starke Metallschichtstreifen 53, 5:5 bzw. 59, 60 aufgedampft sind.
Die Anordnungen nach den Fig. 6 und 7 stellen Abwandlungen -der Beispiele nach I'i\r. 1 und 2 dar, die sinngemäss auch auf das Beispiel naeh Fig. 3 anwendbar sind.
Der wesentliche Untersehied besteht darin, dass an Stelle von Folien (11, 12 bzw. 21 Lind 22 bzw. 31 und<B>32)</B> für die Hauptbelegungen Metallschiehten verwendet werden, die auf Isolicrstoffbä.nder in einer für die Selbst- ausheilun,r bekannten Stärke von etwa. 0.2 bis 0,02 ,c( und gegebenenfalls in noch ge.rin- 1?'ei'er Stärke aufgebracht sind.
In Anlehnung an die Anordnung nach Fig. 1 sind bei dein Kondensatorvickel nach Fi,#-. 6 zwei Papier- oder Kunststoffbänder 63, 64- einseitig mit ihren a.usbrennfä higen .#letallbelägen 65 und 66 gegeneinandergelegt und mit den Hauptbelegungen zusammen auf- newickelt. Als Hauptbelegungen dienen in diesem Falle Metallsehiehtstreifen 61 und 62 von etwa 0,
02 bis 0,2 ,p, Stärke, die auf die eine Seite eines Isolierstoffbandes 60 in der Weise aufgedampft, sind, dass in der Band mitte zwischen den Metallsebiehtstreifen und entlan- den Bandrändern ein metallfreier Streifen verläuft. Die Randteile sind - mit der Metallseite nach aussen - gegen die Bandmitte eingeschlagen und zusammengefal- tet. Bei dieser Anordnung ist. es zweckmässig, die Hauptbelegungen durch Aufspritzen von metallischen Kontaktbrücken auf die Wiekel- stirnseiten anzuschliessen.
Im Gegensatz zu der Anordnung naeli Fi#-. 6 ist\ bei dem Kondensatorwickel nach Fig. 7 ein doppelseitig metallisiertes Papier band 70 verwendet, das in der Bandmitte je weils einen metallfreien Streifen aufweist, der die als Hauptbelegungen dienenden, selbst ausheilenden lIetallschielitstreifen 71 und 72 bzw. 7 3 und 74 voneinander trennt.
Wie beim vorherigen Beispiel sind zwei gleiche, einseitig mit einer selbstausheilenden Metall schicht 75 bzw. 76 versehene Isolierstoffbän- der 77 und 78 als Dielektrikumsschichten ver wendet., wobei die gegeneinander gelegten Me- tallschichten 75 und 76 als Blindbelegungen dienen, die beim Aufwickeln der Bänder 70, 77 -und 78 in die Mitte zwischen die eine Windung 73 und 74 der Hauptbelegungen und die nächste Windung 711 bzw. 721 der metallisierten Streifen 71 bzw. 72 zu liegen kommen.
Die Hauptbelegungen können durch Aufspritzen von Metall auf die Wickelstirn seiten nach bekannten Verfahren angeschlos sen werden. Die jeweils bis an den Rand des Papierbandes 70 heranreichenden, aufmetalli- sierten Streifen 71 und 74 bzw. 72 und 73 jeder Ha.ttptbeleg2lng werden hierdurch mit einander verbunden und ihre einzelnen Win dungen untereinander kurzgeschlossen. Das Papierband 70 liegt daher, soweit es von den aufinetallisierten Streifen 71, 72, 73 und 74 bedeckt ist., im feldfreien Raum und wird dort elektrisch nicht beansprucht.
Die Fig. 8, 9 und 10 beziehen sich auf die Anwendung der E.rfindting bei selbstaushei lenden Lackkondensatoren. Bei Kondensato ren dieser Art wird als Dielektriluim ein hoch wertiger Lack verwendet, der in Form von möglichst dünnen Schichten unmittelbar auf eine der Belegungen oder atif beide Belegun gen aufgebracht ist.. Lackkondensatoren lassen zwar eine hohe Kapazität je Volumeneinheit erwarten, aber ihre Spannungsfestigkeit kann nur verhältnismässig gering sein, so dass man bestrebt ist, selbstausheilende Beläge zu ver wenden.
Hierfür sind schon verschiedene An ordnungen vorgeschlagen worden, die wegen der bestehenden Schwierigkeiten, die selbst ausheilenden Beläge anzuschliessen, bisher noch zu keinen brauchbaren Ergebnissen ge führt haben. Bei .den nachstehend beschriebe nen Ausführungsbeispielen sind die Vorteile der hohen Volumenausnutzung gewahrt, eine selbstausheilende Wirkung erzielt sowie eine sichere stromleitende Verbindung zwischen den anzuschliessenden Belägen und jeweils einer auf die Wiekelstirnseiten aufgespritzten, in der Zeichnung nicht dargestellten metalli schen Anschlussbrücke ermöglicht.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 sind als Hauptbeleg Ingen zwei etwa 4-6u. starke Folien 81 und 82 verwendet, die an ihren Breitseiten und an ihren einander zi..- gekehrten Stirnseiten mit einer 0,1-1 ,u, zweckmässig 0,2-0;5 ,u starken Lackschicht 83 bzw. 84 überzogen sind.
Diese Folien sind mit einem gemeinsamen, beidseitig mit einer aufgedampften Metallschicht 85 und 86 von etwa 0,01 bis 0,1 ,cc Stärke versehenen Isolier stoffband 87 zi1 einem Wickel aufgespult. Die nächstfolgende Windung der Folie 81 ist mit 811, diejenige der Folie 82 mit 821 bezeich net.
Man sieht, dass die elektrischen und di- elektrischen Verhältnisse zwischen der als Blindbeleg ing wirksamen Metallschicht 85 und den Folien 81 und 82 vollkommen gleich sind wie diejenigen zwischen der Metall schicht 86 und den nächstfolgenden Folien windungen 811 und 821. Da. das Isolierstoff band 87 im feldfreien Raum liegt, braucht man auf seine dielektrisehe Eigenschaften keine Rücksicht zu nehmen und kann für die Stärkedes Bandes 87 die kleinsten eben noch herstellbaren Werte wählen.
Ähnliches gilt für den Wickelaufbau nach Fig. 9. Hier sind im Gegensatz zu Fig. 8 die als Dielektrikum verwendeten Lackschichten 93 und 97 -ualmittelba.r auf die als Blind belegungen dienenden, selbstausheilenden Me tallschichten 94 und 96 eines Isolierstoff- bandes aufgebracht.
Bei dem in Fig. 10 angedeuteten @Vickel- aufbau bestehen die Hauptbeleg eigen ähnlich wie bei dem Beispiel nach Fig. 7 aus jeweils zwei, auf der Vorder- oder Rückseite eines Papierbandes 100 einander gegenüberliegend aufgedampften, selbstausheilenden Metall sehichtstreifen 101 und 103 bzw. 102 und 104. Auf jeder Bandseite reichen die Metall schichtstreifen bis an den Rand des Bandes und lassen zwischen sich einen in der Band mitte verlaufenden Streifen frei.
Die als Blindbelegung dienenden, ebenfalls in selbst ausheilender Stärke ausgeführten Metall beläge 106 und 108, die beidseitig auf ein Iso- lierstoffband 107 aufgebracht sind, tragen an ihrer Oberseite Laclzsellieliten 105 und 109 von etwa, 0,2 bis 0,5 ,c, Stärke und reichen zweckmässig nicht ganz bis an die Ränder des Isolierstoffbandes 107 heran. Dies ist be sonders dann vorteilhaft, wenn man zum Zwecke des Anschlusses der Hauptbelegungen auf die Wickelstirnseiten lletallbrfcken auf spritzen will.
In diesem Falle können die Me tallteile beim Aufspritzen auch zwischen die einzelnen Windungen der Hauptbel.eatings- Ander eindringen, ohne dass ein Kurzschluss zu einer Blindbelegung zu befürchten ist, da die Lacksehieliten bis @an die Schnittflächen oder Ränder des Bandes 107 erstreckt sind und die Metallbeläge 106 und 108 auch an den Wiekelstiialseiten überdecken.