CH499863A - Verfahren zur Herstellung eines imprägnierten elektrischen Kondensators mit Kunststoffolien als Dielektrikum - Google Patents

Description

      Verfahren    zur     Herstellung    eines     imprägnierten    elektrischen     Kondensators        mit     Kunststoffolien als Dielektrikum    Das Hauptpatent bezieht sich auf einen imprägnier  ten elektrischen Kondensator; dessen Dielektrikum na  hezu vollständig aus Kunststoffolien besteht, insbeson  dere auf einen Wechselstromkondensator, sowie auf ein  Verfahren zur Herstellung eines derartigen elektrischen  Kondensators.  



  Elektrische Kondensatoren, insbesondere solche für  Wechselspannungsbetrieb, werden bekanntlich imprä  gniert, um Hohlräume im Kondensatorkörper, die zu  Sprühentladungen führen, auszufüllen. Hohlräume be  finden sich z. B. zwischen den Oberflächen der Dielek  trikumsfolien und den Belegungen, da diese Oberflächen  nie völlig glatt sind. Ausserdem befinden sich im Dielek  trikum Poren - bei porösem Papier sehr viele, bei Kunst  stoffolien verhältnismässig wenige -, die genau wie der  Luftspalt zwischen Belegung und Dielektrikumsfolie mit  Imprägniermittel ausgefüllt werden müssen.  



  Die Durchschlagsfestigkeit der     Imprägniermittel    ist  gegenüber derjenigen von Kunststoffolien gering. Wird       darum    eine gewisse Feldstärke im Kondensator über  schritten, so finden in der Imprägniermasse, besonders  im Spalt -zwischen Belegung 'und Dielektrikumsfolie,  Teildurchschläge statt. Von der Imprägniermasse (z. B.  Isolieröl) wird dabei das Gas abgespalten. Es entstehen  gasgefüllte Hohlräume, in denen Sprühentladungen zu  weiterer Gasbildung und schliesslich zur Zerstörung des  Kondensators führen.  



  Die im elektrischen Feld befindliche und als Dielek  trikum wirkende Imprägniermasse ist also bezüglich der  Durchschlagsfestigkeit die schwächste Stelle im Konden  satordielektrikum.  



  Zur Behebung dieser Schwierigkeiten wird     für    den  Kondensator im Patentanspruch I des Hauptpatentes  vorgeschlagen, dass wenigstens ein Teil des Dielektri  kums aus einer durch ein Imprägniermittel angequol  lenen Kunstoffolie besteht. Das hier besonders inter  essierende und weiterzubildende Verfahren gemäss dem  Patentanspruch II des Hauptpatentes zur Herstellung  eines derartigen elektrischen Kondensators ist dadurch  gekennzeichnet, dass die Temperatur während der Im-    prägnierung des Kondensatorkörpers und/oder der die  Härte des fertigen Wickels bestimmende mechanische  Zug beim Wickeln so gesteuert werden, dass die Quel  lung im Vergleich zur Fliessgeschwindigkeit des Imprä  gniermittels langsam     verläuft.     



  Das     Imprägniermittel,    welches sich im Spalt zwi  schen den Folien befindet, diffundiert dabei in die Fo  lien, die infolgedessen zu quellen beginnen und den Spalt  mehr und mehr ausfüllen. Die aus der Oberfläche her  ausragenden Spitzen und Kuppen werden dabei zum  grossen Teil durch das Aufeinanderpressen der Ober  flächen flachgedrückt.  



  Beim Imprägniervorgang dringt das Imprägniermit  tel von den Stirnseiten her in den Kondensatorwickel  ein. Die Quellung der Dielektrikumsfolien setzt daher an  den Stirnseiten zuerst ein. Es muss verhindert werden,  dass die Quellung während des Imprägniervorganges so  stark wird, dass die Zwischenräume zwischen den Fo  lienlagen an den Stirnflächen zuquellen und so das  Nachströmen des Imprägniermittels in das Wickelin  nere verhindern. Ein vollständiges Imprägnieren des  Wickelkörpers wird sonst unmöglich.  



  Aufgabe der Erfindung ist es, während des Imprä  gniervorganges eine zu starke Quellung der den Stirn  flächen benachbarten Wickelbereiche zu vermeiden. Sie  betrifft ein Verfahren gemäss dem Patentanspruch II  des Hauptpatentes zur Herstellung des imprägnierten  elektrischen Kondensators gemäss dem Patentanspruch  I desselben, und das Vermeiden der genannten Quellung  wird nach ihr erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass  die Kunststoffolien vor dem Imprägnieren getempert  werden.  



  Es. hat sich nämlich gezeigt, dass durch die dem  Imprägnieren vorausgehende Temperung die Quellung  verringert wird. Weiterhin lässt sich die Quellfähigkeit  dabei durch die Höhe der Temperatur und die Dauer  der     Temperung    steuern. Die     Quellfähigkeit    der Folien  wird um so mehr vermindert, je länger getempert wird.  



  Am einfachsten lässt sich eine     Temperung    der Fo  lien dadurch erreichen, dass die Folien als Wickelkör-      per getempert werden. Die Wickelkörper können Vor  ratsrollen sein oder fertige Kondensatorwickel. Durch  die Temperung fertiger Kondensatorwickel ergibt sich  der Vorteil, dass die Kondensatoren gleichzeitig ge  trocknet werden. Dies ist insbesondere dann der Fall,  wenn Papierfolien mitverwickelt werden.  



  Durch die Vortemperung wird eine Verzögerung  der Quellung der Dielektrikumsfolien erreicht. Um nun  die noch offenen Spalte in den Bereichen nahe den  Stirnflächen zu     schliessen,    können die Kondensatoren  bei Zimmertemperatur     gelagert    werden. Eine beschleu  nigte Quellung lässt sich durch eine dem Imprägniervor  gang angeschlossene Temperung erreichen. Etwa ab  70  C lässt sich die Quellung wesentlich steigern.

   Es er  weist sich deshalb als vorteilhaft, die Dielektrikumsfo  lien vor der Imprägnierung zu tempern, um die     Quell-          fähigkeit    zu verzögern, die Imprägnierung der Konden  satorwickel etwa bei Zimmertemperatur durchzuführen  und     anschliessend    die imprägnierten Wickelkörper     nach-          zutempern,    vorzugsweise bei Temperaturen über 70  C,  um die noch offenen Spalte in den stirnseitigen Wickel  bereichen zu schliessen. Durch Anwendung höherer  Temperaturen lässt sich die Dickenzunahme     steigern.     Die Temperatur lässt sich natürlich nur so hoch steigern,  wie es die Dielektrikumsfolie verträgt.  



  Bei Kondensatoren, deren Dielektrikumsfolien aus  Polypropylen bestehen und bei denen das Imprägnier  mittel ein Isolieröl ist, das 10 bis 20 % aromatische An  teile, 30 % naphtenische Anteile und zwischen 50 und  60 % paraffinische Anteile enthält, wird die Dicken  zunahme der Polypropylenfolie bei Zimmertemperatur  nach einer Temperung von acht Stunden bei 120  C  kleiner als 2 % und kann durch längeres Tempern noch       vermindert    werden.  



  Die nachfolgenden Darlegungen gelten als Ausfüh  rungsbeispiele der Erfindung.  



  Ein geeignetes Imprägniermittel ist im Handel unter  der Bezeichnung  Shell K8  erhältlich.  



  Durch die Vortemperung wird die Quellfähigkeit  der Dielektrikumsfolien herabgesetzt. So erhält man bei  spielsweise an einer Polypropylenfolie, die mit 120  C/8  Stunden vorgetempert wurde, in Shell K8 nur noch eine  Quellung von weniger als 4 % bei 50  C Imprägnier  temperatur und ca. 8 % bei 90  C. Bei weiterer Steige  rung der     Imprägniertemperatur,    die natürlich nur bis zur  Grenze der Temperaturbeständigkeit des Dielektrikums    möglich ist, nimmt auch die Quellung weiter zu.

   Da  durch die Vortemperung die Quellfähigkeit nur vermin  dert, nicht aber     beseitigt    wird,     kann    nach dem     Imprä-          gnieren    durch eine weitere     Wärmebehandlung    die Folie  derart gequollen werden, dass die Ölspalte zwischen. den  Folien gemäss der Forderung des Hauptpatentes be  seitigt werden.  



  Das beschriebene Verfahren findet bevorzugt bei  Kondensatoren Anwendung, deren Dielektrikum aus  selbständigen     Kunststoffolien    besteht und bei denen eine  beidseitige metallisierte Isolierstoffeinlage, insbesondere  aus Papier, als Belegung dient. Das Papier liegt während  des Betriebes im feldfreien Raum. Als Dielektrikum  kommt bei derartigen Kondensatoren in     vorteilhafter     Weise Polypropylen zur Anwendung.  



  Das beschriebene Verfahren ist insbesondere auch  dann von Vorteil, wenn eine Quellung der Folien unter  bunden werden soll. Es wird dann die gesamte Folie  entsprechend lang bei erhöhter Temperatur behandelt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren nach dem Patentanspruch II des Haupt patentes zur Herstellung eines imprägnierten elektri schen Kondensators nach dem Patentanspruch I des selben, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoff- folien vor dem Imprägnieren getempert werden. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch .ge kennzeichnet, dass die Kunststoffolien nach dem Ver wickeln zum Kondensator getempert werden. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch oder Unteran spruch 1, ausgebildet für ein Polypropylendielektrikum und ein Imprägniermittelgemisch, welches sich aus 10 bis 20 % aromatischen Anteilen, 30 % naphtenischen Anteilen und zwischen 50 und 60 % paraffinischen Anteilen zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet, dass bei 100-150 C mindestens fünf Stunden lang getempert wird. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Imprägnierung bei Zimmertem peratur durchgeführt wird und die Wickelkörper nach der Imprägnierung nachgetempert werden. 4. Verfahren nach Unteranspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, dass die Nachtemperung bei 70 C und darüber durchgeführt wird.