CH344135A - Selbstausheilender elektrischer Kondensator, der mit einem Zusatzdielektrikum getränkt ist, und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

  Selbstausheilender elektrischer Kondensator, der mit einem     Zusatzdielektrikum    getränkt ist;  und Verfahren zu seiner Herstellung    Die Erfindung bezieht sich auf einen selbstaus  heilenden Kondensator, der mit einem     Zusatzdielek-          trikum    getränkt ist, und ein Verfahren zu seiner  Herstellung.  



  Die Belegungen     selbstausheilender    Kondensato  ren sind vorzugsweise auf     dielektrische    Bänder auf  gedampft und so dünn, dass sie bei einem Durch  schlag um die     Durchschlagsstel'le    herum wegbrennen.

    Es ist bekannt, dass die Selbstausheilung unter ande  rem auch in hohem Masse von dem zur     Tränkung    der  Kondensatoren verwendeten     Tränkmittel    abhängt  und dass die für     Folienkondensatoren    geeigneten       Tränkmittel    für selbstausheilende Kondensatoren un  brauchbar sein können, weil sie unter dem     Einfluss     des Durchschlaglichtbogens leitende Rückstände bil  den, welche die Belegungen an den Durchschlagstel  len     niederohmig    kurzschliessen.

   Aus diesem Grunde  sind zum Beispiel chlorierte     Diphenyle    und chlorierte       Naphthaline,    die als     Tränkmittel    für elektrische  Kondensatoren mit Metallfolien als Belegungen sehr  verbreitet sind, weil sie gute     dielektrische    Eigen  schaften haben und nicht brennen, als     Tränkmittel     für selbstausheilende Kondensatoren an sich nicht  brauchbar.

   Andere Stoffe, wie zum Beispiel Chlor  paraffine, zeigen dagegen ein gutes     Ausbrennverhal-          ten,    bewirken aber eine unerwünschte Korrosion der  dünnen, vorzugsweise aus Zink, Kadmium, Alumi  nium oder aus andern Metallen bestehenden Belegun  gen und greifen sogar das     Trägerdielektrikum    an.  Diese Nachteile werden vermieden, wenn     zum    Trän  ken von selbstausheilenden Kondensatoren gemäss  der Erfindung ungesättigte, ganz oder teilweise     halo-          genierte,    nichtaromatische     Kohlenwasserstoffe    ver  wendet werden.

   Als besonders geeignet haben sich zu  dem angegebenen Zweck teilweise oder vollständig         halogenierte,    vorzugsweise chlorierte     aliphatische          Kohlenwasserstoffe    erwiesen, die insbesondere meh  rere, gegebenenfalls konjugierte Doppelbindungen  enthalten.

   Ein derartiger Stoff, der als nicht brennbares       Tränkmittel    die dünnen Metallbelegungen und das  die Belegungen tragende     Dielektrikum    von selbstaus  heilenden Kondensatoren nicht angreift, ist zum Bei  spiel     Hexachlorbutadien.    Anstelle von     Hexachlor-          butadien    können auch chlorierte Homologe von     Buta-          dien        (Pentadien,        Hexadien,        Hexatrien,        Oktatetraen)    und  Gemische ungesättigter,     aliphatischer,

          halogenierter          Kohlenwasserstoffe    verwendet werden. Im     Hexachlor-          butadien    sind sämtliche Wasserstoffatome des     Bu-          tadien    durch Chlor ersetzt, es kommen aber auch  andere ungesättigte     aliphatische        Kohlenwasserstoffe     in Betracht, die nicht vollständig     halogeniert    sind, und  solche, in denen verschiedenartige Halogene (zum  Beispiel Chlor und Fluor) gemeinsam vorhanden  sind.  



  Die Verwendbarkeit der erfindungsgemäss un  gesättigten     halogenierten    nichtaromatischen Kohlen  wasserstoffe als     Tränkmittel    für     selbstausheilende          Kodensatoren    kann dadurch noch wesentlich gefördert  werden, dass die genannten Stoffe zuerst einer beson  ders sorgfältigen Reinigung unterworfen werden. Die  übliche Vakuumdestillation reicht dafür in der Regel  nicht aus, während mit einem weiteren Reinigungs  verfahren unter Verwendung von aktiven     Adsorp-          tionsmitteln,    wie Aluminiumoxyd und/oder Kiesel  gel, ausserordentlich günstige Ergebnisse erzielt wur  den.  



  Das handelsübliche     vakuumgereinigte        Hexachlor-          butadien    zum Beispiel weist mit einem     spezifischen     Widerstand 7,5 bis 2 -     1011    Ohm - cm und einem Ver  lustfaktor von 1,5 bis 7,6 0/0o in einem Temperatur-      Bereich von 20 bis 601 C verhältnismässig schlechte  elektrische Werte auf und wirkt ausserdem korrodie  rend auf die vielfach aus Zink bestehenden Belegun  gen von selbstausheilenden Kondensatoren. Es hat  sich nun gezeigt, dass in dieser Hinsicht durch ge  eignete Reinigungsverfahren eine     wesentliche    Ver  besserung erzielt werden kann.

   Zur Durchführung  einer ersten Reinigungsstufe wurde das     Hexachlor-          butadien    als     30o/oige    Lösung in     Hexan    durch eine mit  einem Gemisch von getrocknetem, neutralem und  basischem, aktivem Aluminiumoxyd beschickte Glas  röhre geleitet, und zwar mit einer     Durchlaufgeschwin-          digkeit    von etwa<B>150</B>     cm3/Std.    Aus der gereinigten  Lösung wurde hierauf das     Hexan    durch     Destillation     entfernt.

   Nach dieser ersten Reinigungsstufe war der  spezifische Widerstand der Lösung in dem Tempera  turbereich von 20 bis 600 C bereits auf 21,5 bis  4,2 - 1011 Ohm<B>-</B>cm gestiegen und der Verlustfaktor  auf 1,3 bis 4,75 0/0o gesunken. Hierauf wurde dem       vorgereinigten        Hexaehlorbutadien    in einer zweiten  Reinigungsstufe 5 bis 10 Gewichtsprozent Kieselgel  zugesetzt und das     Hexachlorbutadien    nach 6 Stunden       abdekantiert.    Nach dieser zweiten Reinigungsstufe  war der spezifische Widerstand des     Hexachlorbuta-          diens    in dem Temperaturbereich von 20 bis 600 C  auf 48 bis 10 -     1013    Ohm - cm gestiegen und sein  Verlustfaktor auf weniger als 0,

  5 0/0o gesunken. In  seinen elektrischen Eigenschaften entspricht dem  nach das gereinigte     Hexachlorbutadien    dem üblichen       Kondensatoröl    durchaus und konnte nun ohne wei  teres zur     Tränkung    von selbstausheilenden Konden  satoren verwendet werden.  



       Ein    Kondensator, dessen selbstausheilende Bele  gungen aus Zink bestanden und der mit gereinigtem       Hexachlorbutadien    getränkt war, hatte einen Ver  lustfaktor von 4,5 0/0o bei 200 C, 4,0 0/0o bei 600 C  und 5,8 0/0o bei 1000C, während ein ebenfalls mit  Zinkbelegungen versehener, in bekannter Weise mit       Kondensatoröl    getränkter Kondensator unter sonst  gleichen Bedingungen bei 200 C einen Verlustfaktor  von 3,6 0/00, bei 600 C einen Verlustfaktor von  3,8 0/0o und bei 1001 C einen Verlustfaktor von  5,6 0/0o ergab.  



  Hinsichtlich des     Ausbrennverhaltens    befriedigen  die mit     Hexachlorbutadien    getränkten Kondensatoren  ebenfalls, wenn sie in dieser Beziehung auch     etwas     hinter den mit Öl getränkten Kondensatoren zurück  bleiben. Eine Korrosion der Zinkbelegungen konnte  bei den mit gereinigtem     Hexachlorbutadien    getränk  ten Kondensatoren nicht mehr festgestellt werden,  was zweifellos ebenso wie die Herabsetzung der  Aggressivität auf das     Trägerdielektrikum    darauf zu  rückzuführen ist, dass durch die Reinigung eventuell  vorhandener     Chlorwasserstoff    und Wasser aus dem       Tränkmittel    entfernt wurden.  



  Um bei Kondensatoren, die besonders scharfen  Betriebsbedingungen ausgesetzt sind,     eine    Korrosion  der Belegungen und     eine    Zerstörung des Träger  dielektrikums auch auf die Dauer ganz auszuschlie  ssen, können dem     Tränkmittel        Stabilisatoren    zugesetzt    werden. Als solche haben sich     Zinntetraphenyl    und  Bleioxyd besonders bewährt.  



  Die Wirkung dieser Stabilisatoren beruht darauf,  dass sie im Kondensator sich gegebenenfalls neu bil  denden Chlorwasserstoff zu binden vermögen.  



  Ungesättigte     halogenierte        Kohlenwasserstoffe,    wie       Hexaehlorbutadien,    oder     halogenierte    höhere Homo  loge des     Butadiens    können natürlich nicht nur als  einziges     Kondensatortränkmittel    Verwendung finden.

    Man kann sie vielmehr auch entweder als     Nach-          tränkmittel    zum Ausfüllen von     Schrumpfungshohl-          räumen    in bei normaler Temperatur festen     Tränk-          mitteln    wie zum Beispiel Schwefel anwenden oder  gemischt mit Schwefel oder mit einem nicht     haloge-          nierten    Kohlenwasserstoff wie zum Beispiel     Konden-          satoröl.    Es hat sich gezeigt,

   dass der     Kondensatoröl-          anteil    in einem derartigen Gemisch bis auf etwa  40     Volumprozent    erhöht werden kann, ohne dass die  wesentlichen Eigenschaften der ungesättigten     haloge-          nierten        Kohlenwasserstoffe    darunter zu leiden hätten.  In manchen Fällen wurden sogar durch die Beimen  gung von     Kondensatoröl    die     mit    ungesättigten     halo-          genierten,    nichtaromatischen     Kohlenwasserstoffen     allein erzielbaren     Ausbrenneigenschaften    verbessert.  



  Unter Verwendung ungesättigter     halogenierter     nichtaromatischer     Kohlenwasserstoffe    zum Tränken  von selbstausheilenden Kondensatoren gelang es so  mit, zum Beispiel dem gegen diese Kondensatoren  erhobenen Einwand, dass die     Selbstausheilung    an die  Verwendung brennbarer     Tränkmittel    gebunden sei,  die Grundlage zu entziehen.

   Es gelang nämlich durch  eine konsequente Reinigung ungesättigter     halogenier-          ter    nichtaromatischer     Kohlenwasserstoffe    der ge  fürchteten nachteiligen Eigenschaften, wie zum Bei  spiel ihrer Aggressivität auf manche Metalle und or  ganische     Dielektrika,    Herr zu werden und ihre     Aus-          brenneigenschaften    zu verbessern. Dadurch wurde er  reicht, dass selbst dünne Zinkbelegungen und     Kon-          densatorpapiere    durch die genannten Stoffe nicht  mehr angegriffen werden.  



  Dies schliesst natürlich nicht aus, dass ungesättigte       halogenierte    nichtaromatische     Kohlenwasserstoffe     auch zum Tränken von selbstausheilenden Konden  satoren verwendet werden, deren Belegungen nicht  aus Zink, sondern aus einem beliebigen andern Me  tall, und deren     Trägerdielektrika    nicht aus Papier, son  dern aus einer der zahlreichen, neuerdings zur Her  stellung von Kondensatoren aller     Art    verwendeten  Kunststoffolien bestehen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Selbstausheilender elektrischer Kondensator, der mit einem Zusatzdielektrikum aus nichtaromatischen, ganz oder teilweise halogenierten Kohlenwasserstof- fen getränkt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Tränkmittel enthaltenen, mindestens teilweise halogenierten Kohlenwasserstoffe ungesättigt sind. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Kondensator nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Tränkmittel volumenmässig mindestens zum grössten Teil aus ungesättigten halo- genierten, aliphatischen Kohlenwasserstoffen besteht. 2. Kondensator nach Patentanspruch I und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d'ass das Tränkmittel aus chlorierten, ungesättigten aliphati- schen Kohlenwasserstoffen besteht. 3.

   Kondensator nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die ungesättigten, mindestens teilweise halogenierten Kohlenwasserstoffe mehrere Doppelbindungen enthalten. 4. Kondensator nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ungesättigten, mindestens teilweise halogenierten Kohlenwasserstoffe mehrere konjugierte Doppelbindungen enthalten. 5. Kondensator nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Tränkmittel aus einem teil weise oder vollständig halogenierten Butadien besteht. 6.

   Kondensator nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Tränkmittel aus Hexachlor- butadien besteht. 7. Kondensator nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Tränkmittel aus teilweise oder vollständig halogenierten höheren Homologen des Butadiens besteht. B. Kondensator nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Tränkmittel aus Gemischen verschiedener ungesättigter halogenierter nichtaroma tischer Kohlenwasserstoffe besteht. 9.

   Kondensator nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Tränkmittel aus einem Ge misch aus ungesättigten halogenierten nichtaromati schen Kohlenwasserstoffen mit einem nicht haloge- nierten Kohlenwasserstoff besteht. 1.0. Kondensator nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Tränkmittel aus einem Ge misch von Hexachlorbutadien und einem Konden- satoröl besteht. 11.

   Kondensator nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Tränkmittel aus einem Ge misch von ungesättigten halogenierten höheren Ho mologen des Butadiens mit Kondensatoröl besteht. 12. Kondensator nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass in den Molekülen des als Tränk- mittel verwendeten, teilweise oder vollständig haloge- nierten ungesättigten nichtaromatischen Kohlenwas- serstoffes verschiedenartige Halogene gemeinsam vor handen sind. 13.

   Kondensator nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Tränkmittel aus chlorierten und fluorierten ungesättigten nichtaromatischen Koh- lenwasserstoffen besteht. 14. Kondensator nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass dem Tränkmittel mindestens ein halogenwasserstoffbindender Stabilisator beige mengt ist. 15. Kondensator nach Unteranspruch 14, da durch gekennzeichnet, dass als Stabilisator Z_ inntetra- phenyl und/oder Bleioxyd beigemengt ist.

   PATENTANSPRUCH II Verfahren zur Herstellung eines Kondensators nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Tränkmittel vor der Imprägnierung des Konden- sators durch ein mindestens einstufiges Reinigungs verfahren von den Verlustfaktor und die elektrische Leitfähigkeit erhöhenden Nebenbestandteilen befreit wird. UNTERANSPRÜCHE 16. Verfahren nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass das Tränkmittel durch Vakuum destillation vorgereinigt wird. 17.

   Verfahren nach Patentanspruch II und Un teranspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Tränkmittel nach der Vakuumdestillation einer wei teren Reinigung mit aktivem Aluminiumoxyd und/ oder Kieselgel unterworfen wird. 18. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Kond'ensatorwickel zuerst mit einem bei normaler Temperatur festen Imprä gniermittel und in einer zweiten Imprägnierstufe mit einem bei normaler Temperatur flüssigen ungesättig ten halogenierten nichtaromatischen Kohlenwasser stoff getränkt wird. 19.

   Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensatorwickel mit einem Gemisch eines bei normaler Temperatur festen Imprägniermittels und eines ungesättigten halogenier- ten nichtaromatischen Kohlenwasserstoffes getränkt wird.