DE3913611A1

DE3913611A1 - Wickelkondensator, insbesondere kunststoffolien-kondensator

Info

Publication number: DE3913611A1
Application number: DE19893913611
Authority: DE
Inventors: Paul Dr Petrick; Franz Koenig; Dilipkumar Varma
Original assignee: ROEDERSTEIN KONDENSATOREN
Current assignee: Vishay Electronic GmbH
Priority date: 1989-04-25
Filing date: 1989-04-25
Publication date: 1990-10-31
Also published as: DE3913611C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Wickelkondensator, insbeson dere Kunststoffolien-Kondensator, mit wenigstens zwei Metallschichten mit dazwischenliegender Isolierschicht zur Bildung eines oder mehrerer in Reihe geschalteter innerer Kondensatoren zwischen den beiden Kondensatoranschlüssen.

Wickelkondensatoren, insbesondere Kondensatoren aus metallisierten Kunststoffolien (Kunststoffolien-Kondensa toren) können bei Überspannung beschädigt werden. Derar tige Überspannungen können die Folge eines Blitz-Ein schlages sein; es gibt auch eine Reihe anderer Stör quellen, wie z.B. Schaltvorgänge, die als Schadensverur sacher in Frage kommen. Bei derartigen energiereichen Störimpulsen kann es zum Durchschlag des Kondensators kommen, wobei in den meisten Fällen ein relativ hoher Spitzenstrom über die Durchschlagsstelle fließt mit ungünstigen Auswirkungen auf die Bauelemente, insbesondere ICs, der den Wickelkondensator aufweisenden elektrischen Schaltung. Der Durchschlagsstrom kann darüberhinaus zu einer unzulässig starken Erwärmung des Wickelkondensators selbst führen.

Es wurde bereits daran gedacht, im Kondensator eine Art Schmelzsicherung vorzusehen, die aus einem oder mehreren schmalen Leitungsstreifen innerhalb des Wickelkondensators besteht. Bei zu hoher Kondensatorbelastung verdampfen diese Streifen, mit der Folge der Abschaltung des Konden sators. Auf diese Weise wird zwar ein Überstrom in der Schaltung vermieden; der Kondensator fällt jedoch dauer haft aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wickel kondensator, insbesondere Kunststoffolien-Kondensator bereitzustellen, bei welchem ein Durchschlagen bei Überbelastung zuverlässig vermieden wird. Diese Aufgabe wird gelöst durch wenigstens eine Überschlagsstrecke innerhalb des Wickelkondensators, welche in Parallel schaltung wenigstens einen inneren Kondensator überbrückt und deren Überschlagsspannung kleiner ist als die Durch schlagsspannung des Wickelkondensators.

Diese wenigstens eine innere Überschlagsstrecke des Wickelkondensators führt zu einem definierten Überschlag mit entsprechendem kontrolliertem Ladungsenergieverbrauch und begrenztem Überschlagsstrom. Ein unkontrollierter Durchschlag des Kondensators wird zuverlässig verhindert. In den meisten Fällen ist der Wickelkondensator auch nach dem Überschlag voll funktionsfähig.

Die Überschlagsstrecke wird bevorzugt von einer Metall schicht-Unterbrechung gebildet. Im Falle der Verwendung metallisierter Kunststoffolien ist die Überschlagsstrecke auf einer dieser Kunststoffolien vorgesehen. Der Über schlagsstrom verläuft demnach entlang der betreffenden Kunststoffolie ohne diese zu durchschlagen, so daß deren Funktion, insbesondere Isolierfunktion zwischen aufeinan derfolgenden Schichten, gewährleistet bleibt. Auch ergibt sich einfache Herstellbarkeit bei Ausbildung der Über schlagsstrecke als bei der Metallisierung der Kunst stoffolie ausgesparter Bereich. Es ist dann lediglich die Maskierung bei der Metallisierung entsprechend abzuändern.

Besonders einfacher Aufbau des Wickelkondensators ist bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung dadurch ge währleistet, daß die Überschlagsstrecke auf einer den bzw. die inneren Kondensatoren bildenden metallisierten Kunst stoffolie des Wickelkondensators ausgebildet ist. Die Anzahl der erforderlichen Kunststoffolien ist demnach im Vergleich zu einem herkömmlichen Wickelkondensator unver ändert. Es muß lediglich die Metallisierung der entspre chenden Kunststoffolie modifiziert werden.

Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, daß die Über schlagsstrecke auf einer zusätzlichen, teilweise metalli sierten Kunststoffolie ausgebildet ist. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, daß die Kunststoffolien des herkömmlichen Wickelkondensators unverändert beibehalten werden können. Bei Einsatz des Wickelkondensators an einer Stelle mit Überbelastungsgefahr, insbesondere bei der bevorzugten Verwendung als Entstörkondensator, wird die zusätzliche Kunststoffolie mit eingewickelt. Für Einsatz fälle, in denen Überbelastungen nicht zu erwarten sind, kann die zusätzliche Metallfolie weggelassen werden.

Es kann hierbei genügen, daß die zusätzliche Kunststoff folie lediglich im Bereich des Wickelanfangs und/oder des Wickelendes eingewickelt ist. Dies ergibt besonders geringen Materialaufwand.

Um den Aufwickelvorgang zu erleichtern, kann man jedoch auch eine zusätzliche Kunststoffolie gleicher Länge wie die übrigen Kunststoffolien einsetzen. In diesem Falle ist bevorzugt vorgesehen, daß die zusätzliche Kunststoffolie bis auf einen die Überschlagsstrecke aufweisenden Bereich entmetallisiert ist.

Die zusätzliche Kunststoffolie kann gemeinsam mit den übrigen metallisierten Kunststoffolien zur Bildung der beiden Kondensatoranschlüsse kontaktiert sein.

Es sind eine Vielzahl von geometrischen Ausgestaltungen der Überschlagsstrecke denkbar. Bevorzugt ist vorgesehen, daß zur Bildung der Überschlagsstrecke ein vorzugsweise zur Wickelrichtung der Kunststoffolien paralleler, nicht metallisierter Streifen zwischen metallisierten Bereichen einer Kunststoffolie vorgesehen ist. Diese Streifen lassen sich besonders einfach maskieren. Sie können gleichzeitig als Mittel-Isolierstreifen dienen, insbesondere bei innerer Reihenschaltung von beispielsweise zwei Konden satoren.

Es kann jedoch auch vorgesehen sein, daß zur Bildung der Überschlagsstrecke ein kondensatoranschlußseitiger nicht metallisierter Randstreifen einer Kunststoffolie vorgese hen ist und/oder ein lichter Abstand zwischen Folienrand und Kondensatoranschluß.

Die nicht-metallisierten Streifen weisen hierbei im allgemeinen zueinander parallele Streifenränder auf. Der Überschlag erfolgt dann an praktisch beliebiger Stelle. Kommt es bei einem Überschlag zu einem lokalen Material abtrag durch Metallverdampfung mit entsprechender Vergrö ßerung der effektiven Länge der Überschlagsstrecke an diesem Orte, so findet der nächste Überschlag in einem anderen, nicht beeinträchtigten Bereich des Streifens statt, mit vorgegebener, der Streifenbreite entsprechender Länge der Überschlagsstrecke. Die Überschlagsbedingungen sind demnach auch für eine Vielzahl von Überschlägen annähernd konstant.

Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, daß der nicht-me tallisierte Streifen wenigstens eine Engstelle aufweist, die von einem Vorsprung einer der beiden anschließenden metallisierten Bereiche oder von zwei einander gegenüber liegenden Vorsprüngen beider metallisierten Bereiche gebildet ist. Durch diese Maßnahme kann die Überschlags stelle genau vorherbestimmt werden. Auch lassen sich die Überschlagsbedingungen sehr genau festlegen.

Der Ort der Überschlagsstelle kann wahlweise festgelegt werden. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, daß die Über schlagsstrecke in wenigstens einem der beiden konden satoranschlußseitigen Randbereichen einer der metalli sierten Kunststoffolien vorgesehen ist. Die Überschlags stelle kann hier von einem nicht-metallisierten Streifen zwischen einem entsprechend schmalen metallisierten Randstreifen und dem übrigen metallisierten Bereich der Kunststoffolie gebildet sein oder auch von einem nicht metallisierten Randstreifen, wobei im letzteren Falle die Überschlagsstrecke zwischen dem Kondensatoranschluß (Schoopierung) und dem metallisierten Bereich der Kunststoffolie gebildet ist. Die Überschlagsstrecke kann hierbei auch an beiden kondensatoranschlußseitigen Randbereichen vorgesehen sein, so daß man dementsprechend zwei Überschlagsstrecken erhält. Es ist jedoch auch denkbar, lediglich im Bereich einer der beiden Kondensatoranschlüsse die Überschlagsstrecke vorzusehen, selbst dann, wenn eine innere Reihenschaltung von bspw. zwei Kondensatoren vorgesehen ist. Kommt es zum momentanen Überschlag, so wird einer der beiden Kondensatoren momentan überbrückt, mit der Folge, daß sich die Gesamtkapazität der in Reihe geschalteten inneren Konden satoren dementsprechend erhöht. Die momentane Impulsspitze kann von der erhöhten Kapazität aufgefangen werden.

Es ist auch denkbar, daß die Überschlagsstrecke im Bereich eines Mittel-Isolierstreifens einer metallisierten Kunst stoffolie gebildet ist. Bei diesem Mittel-Isolierstreifen kann es sich um den bereits von vorneherein vorgesehenen Isolierstreifen zwischen zwei Kondensatorflächen handeln, der dann dementsprechend in seiner Breite zu dimensionie ren ist, so daß die eingangs angegebene Bedingung (Über schlagsspannung kleiner als Durchschlagsspannung) erfüllt wird.

Besonders bevorzugt ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Wickelkondensators als Entstörkondensa tor.

Die Erfindung wird im folgenden an mehreren Ausführungs beispielen anhand der Zeichnung erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines nur teilweise aufgewickelten Kondensators;

Fig. 2 einen Querschnitt durch die drei Wickelfolien des Kondensators gemäß Fig. 1 zur Verdeutlichung des Schichtaufbaus;

Fig. 3 das Schaltsymbol des Wickelkondensators gemäß Fig. 1 und 2;

Fig. 4 ein Schnitt ähnlich Fig. 2, jedoch mit Serien schaltung;

Fig. 5 das dem Schichtaufbau gemäß Fig. 4 zugeordnete Schaltsymbol;

Fig. 6 eine Ansicht ähnlich Fig. 4 mit abgewandeltem Schichtaufbau, jedoch gleichem Schaltsymbol (Fig. 5);

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht ähnlich Fig. 1 einer abgewandelten Ausführungsform;

Fig. 8 den zugehörigen Folienquerschnitt;

Fig. 9 das zugehörige Schaltsymbol;

Fig. 10 eine Abwicklung der beiden Kunststoffolien eines Kondensators entsprechend Fig. 7, jedoch mit zwei Verengungen als Überschlagsstrecke;

Fig. 11 den zugehörigen Folienquerschnitt;

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht ähnlich Fig. 1 einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 13 den zugehörigen Folienquerschnitt;

Fig. 14 das zugehörige Schaltsymbol;

Fig. 15 eine Abwicklung der beiden Kunststoffolien eines Kondensators ähnlich Fig. 12;

Fig. 16 den zugehörigen Folienquerschnitt;

Fig. 17 das zugehörige Schaltsymbol.

Die Fig. 18 und 19, bzw. 20 und 21 . . . bis 32 und 33 zeigen weiter abgewandelte Folienquerschnitte mit zugehö rigen Schaltsymbolen.

In den Fig. 1 bis 3 ist eine erste Ausführungsform eines Wickelkondensators 1 vereinfacht dargestellt, bestehend aus insgesamt drei Kunststoffolien 2, 3, 4, von welchen die Folien 3 und 4 in üblicher Weise ausgebildet sind und den in Fig. 3 mit C bezeichneten inneren Konden sator bilden. Die Metallschicht 4 a der Folie 4 reicht bis zum in Fig. 2 rechten Folienrand, läßt jedoch am linken Folienrand einen nichtmetallisierten Randstreifen 4 b frei. Umgekehrt reicht die Metallschicht 3 a der Folie 3 bis zum linken Folienrand unter Freilassung eines nichtmetalli sierten Randstreifens 3 b am rechten Folienrand. Nach dem Aufwickeln gemäß Fig. 1 und Kontaktieren (Schoopierung) der beiden Wickelstirnseiten zur Bildung der beiden Kondensatoranschlüsse 5 und 6 (mit Anschlußlötstiften 5 a bzw. 6 a) ist die Metallschicht 4 a der Folie 4 ausschließ lich in Kontakt mit dem Anschluß 6 und die Metallschicht 3 a ausschließlich in Kontakt mit dem Anschluß 5. Die Trägerfolien 2 c, 3 c, 4 c der Folien 2, 3 und 4 sind elektrisch isolierend, so daß die Metallschichten 3 a, 4 a voneinander elektrisch isoliert sind, so daß man die gewünschte Kapazität erhält. Soweit entspricht der Kon densator üblichem Aufbau.

Unterschiedlich zum üblichen Aufbau ist jedoch, daß die zusätzliche Folie 2 miteingewickelt ist, die eine mit F bezeichnete, wohldefinierte Überschlagsstrecke aufweist. Diese wird von einem Mittel-Isolierstreifen 2 d gebildet, welcher die bis an beide Ränder reichende Metallisierung in zwei voneinander elektrisch isolierte Bereiche unter teilt. Alle drei Folien 2, 3 und 4 sind gleich breit. Nach der gleichzeitigen Schoopierung der drei Folien 2, 3, 4 sind die beiden Anschlüsse 5 und 6 jeweils mit einem der beiden voneinander isolierten Hälften der Metallschicht 2 a elektrisch leitend verbunden. Die Breite a des Mittel- Isolierstreifens 2 d, d.h. der lichte Abstand zwischen den beiden Hälften der Metallschicht 2 a, ist nun derart festgelegt, daß die für einen elektrischen Überschlag erforderliche Mindestspannung (= Überschlagsspannung) kleiner ist als die Durchschlagsspannung des Wickelkon densators 1. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß momentane Überbelastungen des Kondensators lediglich zu einem kontrollierten Überschlag und nicht zu einem Durch schlag des Wickelkondensators führen, wobei im letzteren Falle eine zwischen den Metallschichten 4 a und 3 a des Kondensators C liegende Kunststoffschicht, z.B. 4 c, durchschlagen wird. Dies führt nicht nur zu einer Beschä digung der Kunststoffolie sowie zu einer geringfügigen Verringerung der Kondensatorkapazität, sondern kann auch bei nicht ausreichendem Selbstheilungseffekt zu einer bleibenden elektrischen Verbindung zwischen beiden Kon densatorplatten (Metallschichten 4 a, 3 a) führen aufgrund des Lochs in der Isolierschicht sowie aufgrund metal lischer Verbindung zwischen den Kondensatorplatten durch im Lochbereich niedergeschlagenen Metalldampf. Ein Durch schlag des Wickelkondensators führt daher unter Umständen nicht nur zu deutlich verminderter Durchschlagsfestigkeit, sondern auch unter Umständen zu Leckströmen, die eine unerwünschte Erhitzung des Kondensators, unter Umständen sogar ein Entflammen des Kondensators zur Folge haben können. Die erfindungsgemäße Überschlagsstrecke F schließt all dies aus.

Die zusätzliche Folie 2 kann die gleiche Wickellänge haben wie die üblichen Folien 3 und 4. Es ist jedoch auch möglich, eine kürzere zusätzliche Folie 2 einzusetzen, die zweckmäßigerweise entweder am Wickelanfang oder am Wickel ende miteingewickelt wird. Auch reicht es aus, wenn die durch den Mittel-Isolierstreifen 2 d in die beiden metal lisierten Teilbereiche 2 e und 2 f unterteilte Metallschicht 2 a sich lediglich über einen relativ kurzen Längenab schnitt der Folie 2 erstreckt, da es lediglich auf die Ausbildung der Überschlagsstrecke F ankommt.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine zweite Ausführungsform eines Wickelkondensators, wobei nunmehr zwei in Reihe geschaltete innere Kondensatoren C ₁ und C₂ vorgesehen sind. In üblicher Weise ist hierzu eine Folie 13 sowie eine Folie 14 vorgesehen. Die Folie 13 weist eine bis an beide Seitenränder reichende, mit einem Mittel-Isolier streifen 13 d versehene Metallschicht 13 a auf, die auf diese Weise in die beiden Teilbereiche 13 e und 13 f unter teilt ist. Die Folie 14 dagegen ist mit einer durchgehen den Metallschicht 14 a versehen, die an beiden Rändern jeweils mit einem nichtmetallisierten Randstreifen 14 g und 14 h ausgebildet ist. Nach dem Aufwickeln und der Schoopierung sind folglich die beiden Teilbereiche 13 e und 13 f mit dem Kondensatoranschluß 15 bzw. dem Kondensator anschluß 16 elektrisch leitend verbunden; die Metall schicht 14 a dagegen ist gegen die Anschlüsse 15,16 elek trisch isoliert. Man erhält die in Fig. 5 dargestellte Schaltung.

Zur Bildung der Überschlagsstrecke F ist wiederum eine zusätzliche Folie 12 vorgesehen, gleichen Aufbaus wie die Folie 12 in den Fig. 1 bis 3. Die Reihenschaltung der beiden inneren Kondensatoren C ₁ und C₂ liegt daher parallel zur Überschlagsstrecke F. Auch hier ist die Überschlagsstrecke derart dimensioniert, daß deren Über schlagsspannung kleiner ist als die Durchschlagsspannung des Wickelkondensators.

Fig. 6 zeigt die Schichtenaufeinanderfolge einer weiteren Ausführungsforms des Wickelkondensators, wobei auch hier eine der Fig. 5 entsprechende Parallelschaltung aus Überschlagsstrecke F und Reihenschaltung der beiden inneren Kondensatoren C ₁ und C ₂ vorliegt. Der einzige Unterschied zur Anordnung gemäß Fig. 4 ist der, daß die Reihenfolge der Folien 13 und 14, nunmehr 23 und 24 genannt, relativ zur zusätzlichen Folie 12 bzw. 22 ver tauscht ist. Die Breite der mit den elektrisch isolieren den Randstreifen 24 g bzw. 24 h versehenen Folie 24 ist auch hier etwas geringer wie die Breite der übrigen Folien 22 und 23, was zu einer zuverlässigen elektrischen Isolierung der Metallschicht 24 a von beiden Kondensatoranschlüssen beiträgt.

Die Fig. 7 bis 9 zeigen einen weiteren Wickelkondensa tor 31, bei welchem, im Unterschied zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen, keine zusätzliche Folie vorgesehen ist. Die Überschlagsstrecke F wird hier nämlich von den beiden Teilbereichen 33 e bzw. 33 f der Folie 33 gebildet, die wiederum die beiden anschlußseitigen Kondensatorplatten der beiden in Reihe geschalteten inneren Kondensatoren C ₁ und C ₂ bilden. Die beiden Folien 33 und 34 des Kondensators 31 entsprechen daher den Folien 13 und 14 in Fig. 4 und 5. Lediglich die Breite des Mittel-Isolierstreifens 33 d ist entsprechend reduziert, um die Bedingung zu erfüllen, daß die Über schlagsspannung kleiner ist als die Durchschlagsspannung des Wickelkondensators 31. Um am Aufwickelende für eine zuverlässige elektrische Isolierung zwischen den Metall schichten 34 a und 33 a zu sorgen, kann eine der beiden Metallschichten, beispielsweise die Metallschicht 34 a, vorzeitig enden (entmetallisierter Bereich 34 g in Fig. 7).

Die Fig. 10 und 11 zeigen eine weitere Abwandlung, deren prinzipieller Aufbau den Fig. 7 bis 9 entspricht; anstelle des gleichmäßig durchgehenden Isolierstreifens 33 d mit zur Wickelrichtung parallelen Streifenrändern ist der Mittel-Isolierstreifen 43 d der Folie 43 nunmehr mit im Ausführungsbeispiel insgesamt zwei Engstellen 43 h versehen jeweils aus zwei einander gegenüberliegenden angenähert trapezförmigen Vorsprüngen 43 i. Ein eventueller Überschlag wird in aller Regel bei diesen Engstellen 43 h stattfinden. Auf diese Weise läßt sich der Überschlagsort vorherbe stimmen; auch kann die Form der Vorsprünge sowie deren lichter Abstand gut reproduzierbar vorherbestimmt werden, so daß auch dementsprechend genau die Überschlagsspannung festlegbar ist. Die andere Folie 44 entspricht in Form und Aufbau der Folie 34 der Fig. 7 bis 9.

In den Fig. 12 bis 14 ist eine weitere Ausführungsform eines Wickelkondensators 51 dargestellt, in welcher ebenfalls lediglich zwei Folien 53 und 54 eingesetzt werden. Beide Folien weisen eine bis an die beiden Seitenränder reichende Metallschicht 53 a bzw. 54 a auf. Die Metallschicht 53 a ist im Bereich ihres in Fig. 3 rechten Randes mit einem schmalen Isolierstreifen 53 d versehen und dementsprechend die Metallschicht 54 a im Bereich ihres linken Randes mit einem Isolierstreifen 54 d. Beide Iso lierstreifen sind wiederum derart dimensioniert, daß sie als Überschlagsstrecke F dienen mit einer Überschlags spannung, die kleiner ist als die Durchschlagsspannung des Wickelkondensators 51. Nach der Schoopierung zur Bildung der Kondensatoranschlüsse 55 und 56 ergibt sich das Prinzipschaltbild gemäß Fig. 14 aus einem Innenkondensator C in Parallelschaltung mit den beiden Überschlagsstrecken F.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 15 bis 17 ist eine der zwei beteiligten Folien 63 und 64 (die Folie 63) mit beiden jeweils eine Überschlagsstrecke F bildenden, den Isolierstreifen 53 d und 54 d entsprechenden Isolierstreifen 63 d und 63 f ausgebildet, wohingegen die andere Folie (64) mit einem Mittel-Isolierstreifen 64 d üblicher Breite ausgebildet ist. Beide Metallschichten 63 a und 64 a reichen bis zum Seitenrand, so daß sich das Prinzipschaltbild gemäß Fig. 17 ergibt mit zwei in Reihe geschalteten inneren Kondensatoren C ₁ und C ₂, deren anschlußseitige Kondensatorplatten von den Teilbereichen 64 e und 64 f der Metallschicht 64 a gebildet werden. Die anschlußfernen Kondensatorplatten der inneren Kondensatoren C ₁ und C ₂ werden vom Mittelbereich 63 h der Metallschicht 63 a zwi schen den Isolierstreifen 63 d und 63 f gebildet. Zu jedem der beiden Kondensatoren C ₁ und C ₂ ist also eine Über schlagsstrecke F parallel geschaltet. Deren Überschlags spannung ist wiederum kleiner gewählt als die Durch schlagsspannung des Wickelkondensators.

Die Fig. 18 und 19 zeigen den Schichtenaufbau eines Wickelkondensators ähnlich den Fig. 1 bis 3, wobei jedoch hier der die Überschlagsstrecke F bildende Iso lierstreifen 72 d der zusätzlichen Folie 72 aus der Breitenmitte in die Nähe eines Seitenrandes der Folie gerückt ist. Der Aufbau der beiden anderen herkömmlichen Folien 73 und 74, die den inneren Kondensator C bilden, ist im wesentlichen unverändert. Auf der Seite des entmetallisierten isolierenden Randstreifens 73 b bzw. 74 b ist lediglich die jeweilige Folie 73 bzw. 74 versetzt, so daß bei der Schoopierung mit noch größerer Sicherheit vermieden wird, daß ein elektrisch leitender Kontakt über den Randstreifen hinweg zur jeweiligen Metallschicht 73 a bzw. 74 a hergestellt wird.

Die Verlagerung des Isolierstreifens 72 d zu einem der beiden Kondensatoranschlüsse hin hat den Vorteil, daß die Überschlagsstrecke F nunmehr im Bereich einer von der Schoopierung gebildeten relativ großen Wärmesenke angeordnet ist, so daß beim Überschlag auftretende Wärme zuverlässig abgeleitet werden kann.

In den Fig. 20 und 21 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, bei welcher die zusätzliche Folie 82 mit zwei Überschlagsstrecken F ausgebildet ist, wiederum jeweils in Form eines Isolierstreifens 82 d im Bereich eines der beiden Seitenränder der Folie. Im übrigen reicht die Metallschicht 83 a dieser Folie wiederum bis an beide Seitenränder mit der Folge, daß sie an beide Kondensator anschlüsse angeschlossen ist. Die beiden, den inneren Kondensator C bildenden übrigen Folien 83 und 84 entspre chen den Folien 73 und 74 gemäß Fig. 18 und 19. Auf diese Weise erhält man die Reihenschaltung zweier Über schlagsstrecken F, die wiederum parallel zum Kondensator C geschaltet ist.

In der Anordnung gemäß Fig. 22 und 23 entspricht die zusätzliche Folie 92 mit ihrer einen Funkenstrecke F im Bereich eines der beiden Seitenränder der Folie 72 in den Fig. 18 und 19. Unterschiedlich, daß nunmehr die beiden herkömmlichen Folien 94 und 93 zwei parallel geschaltete innere Kondensatoren C ₁ und C ₂ bilden und damit den Folien 24 und 23 in Fig. 6 entsprechen.

Die Anordnung gemäß Fig. 24 und 25 verwendet wiederum unverändert Folien 104 und 103 entsprechend den Folien 94 und 93 zur Bildung der beiden hintereinander geschalteten inneren Kondensatoren C ₁ und C _2, wohingegen die zusätz liche Folie 102 zwei Überschlagsstrecken F im Bereich der beiden Seitenränder der Folie aufweist und somit der Folie 82 in Fig. 20 und 21 entspricht. Der Reihenschaltung der Kondensatoren C ₁ und C ₂ ist demnach die Reihenschaltung der beiden Überschlagsstrecken F parallel geschaltet.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 26 und 27 wird aus lediglich zwei Folien 113 und 114 gebildet. Die Folie 113 ist mit einer von Seitenrand zu Seitenrand reichenden Metallisierung 113 a versehen, mit einem eine Überschlags strecke F bildenden Isolierstreifen 113 d im Bereich des beispielsweise linken Seitenrandes der Folie. Die Folie 113 hat folglich Kontakt mit beiden Kondensatoranschlüs sen. Die Folie 114 dagegen hat lediglich Kontakt mit einem der beiden Kondensatoranschlüsse, beispielsweise dem in Fig. 26 linken Anschluß. Die Metallschicht 114 a hat dementsprechend großen Abstand zum rechten Kontakt, wozu die Folie 114 mit einem Isolierstreifen 114 b am rechten Folienrand ausgebildet ist und/oder die Folie hier ent sprechend versetzt ist (lichter Abstand V zwischen dem rechten Folienrand und dem strichliert angedeuteten Kondensatoranschluß 116 nach der Schoopierung). Es ergibt sich die in Fig. 27 dargestellte Prinzipschaltung mit einem inneren Kondensator C mit zu diesem parallel ge schalteter Überschlagsstrecke F.

Die Fig. 28 und 29 zeigen wiederum einen Wickelkonden sator aus zwei Folien 123, 124. Die Metallschicht 123 a hat lediglich Kontakt mit einem der beiden Kondensatoran schlüsse, beispielsweise mit dem linken. Entsprechend der Folie 114 in Fig. 26 ist hierzu der gegenüberliegende rechte Seitenrand mit einem Isolierstreifen 123 b versehen; auch ist hier die Folie versetzt ausgeführt. Im Bereich des gegenüberliegenden, in Fig. 28 linken Seitenrandes ist eine Überschlagsstrecke F ausgebildet, wiederum in Form eines Isolierstreifens 123 d. Die andere Folie 124 ist dagegen mit einer mit beiden Kondensatoranschlüssen kontaktierten Metallschicht 124 a versehen, die mit einem relativ breiten Mittel-Isolierstreifen 124 d versehen ist. Er unterteilt die Metallschicht 124 a in die beiden Teil bereiche 124 e und 124 f. Diese Teilbereiche bilden die beiden anschlußseitigen Kondensatorplatten der beiden in Reihe geschalteten inneren Kondensatoren C ₁ und C ₂. Die anschlußfernen Kondensatorplatten der beiden inneren Kondensatoren C ₁ und C ₂ werden von dem von beiden Kondensatoranschlüssen isolierten Bereich 123 g der Me tallschicht 123 a in Fig. 28 rechts von der Überschlags strecke F gebildet. Es ergibt sich die in Fig. 29 darge stellte Prinzipschaltung mit Parallelschaltung der Über schlagsstrecke F zum linken Kondensator C ₁.

Bei Überschlag ergibt sich eine momentane Erhöhung der Gesamtkapazität den Kondensators durch Überbrückung des Kondensators C ₁. Haben beide Kondensatoren C ₁ und C ₂ beispielsweise gleiche Kapazität C*, so ist die Gesamtka pazität C des Kondensators im Normalfall gleich C*/2 Bei Überbrückung des Kondensators C ₁ entspricht die Gesamtka pazität C dagegen C* und ist damit verdoppelt, so daß momentane Spannungsstöße ausgeglichen werden und ein Kondensatordurchschlag so vermieden wird.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 30 und 31 kommt mit zwei in genau gleicher Form metallisierten Folien 133, 134 aus. Die Metallschicht 133 a der Folie 133 reicht bis zum rechten Folienrand und ist somit mit dem Kondensatoran schluß 136 kontaktiert. Am linken Folienrand dagegen ist wiederum ein nichtmetallisierter Randstreifen 133 b vorge sehen, mit einer Breite IR. Ferner ist der linke Seiten rand der Folie 133 gegenüber dem linken Seitenrand der Folie 134 um den Betrag V nach innen (in Fig. 30 nach rechts) verrückt, so daß sich nach der Kontaktierung ein lichter Abstand d=V+IR zwischen dem schoopierten linken Anschlußkontakt 135 und der Metallschicht 133 a ergibt. Die Folie 134 ist an ihrem rechten Seitenrand in entsprechen der Weise mit einem isolierenden Randstreifen 134 b der Breite IR ausgebildet und gegenüber dem rechten Rand der Folie 133 um den Betrag V nach links gerückt. Auch hier ergibt sich nach der Schoopierung ein Gesamtabstand d zwischen der Metallschicht 134 b und dem rechten Anschluß kontakt 136, welcher im wesentlichen der Summe von V und IR entspricht.

Insgesamt ergibt sich die Prinzipschaltung gemäß Fig. 31 aus einem einzelnen inneren Kondensator C, dessen linke Kondensatorplatte von der Metallschicht 134 a und dessen rechte Kondensatorplatte von der Metallschicht 133 a gebildet ist. Zwei Überschlagsstrecken F sind jeweils parallel zum Kondensator C geschaltet; diese sind zwischen den beiden Anschlußkontakten 135, 136 und der hiervon jeweils isolierten Metallschicht 133 a bzw. 134 a gebildet mit Überschlagsstrecke d.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 32 und 33 ist eine der beiden Folien 143 und 144, nämlich die Folie 143, an beiden Seitenrändern mit einem elektrisch isolierenden Randstreifen 143 b versehen mit Streifenbreite IR. Ferner ist der jeweilige Folienseitenrand der Folie 143 gegenüber dem entsprechenden Seitenrand der Folie 144 um die Breite V nach innen versetzt, so daß sich nach der Schoopierung wiederum ein Isolierabstand der Größe d ergibt als Summe von V+IR. Beide Isolierabstände bilden jeweils eine Überschlagsstrecke F. Die Folie 144 dagegen ist mit einer bis an beide Seitenränder reichenden Metallschicht 144 a versehen mit Mittel-Isolierstreifen 144 d. Dieser Streifen teilt die Metallschicht 144 a auf in die Bereiche 144 e und 144 f. Es ergibt sich das Schaltbild gemäß Fig. 33 mit zwei in Reihe geschalteten innerer Kondensatoren C ₁ und C ₂, deren anschlußseitige Kondensatorplatten von den Bereichen 144 e und 144 f gebildet sind. Die anschlußabgewandten, miteinander verbundenen Kondensatorplatten der Konden satoren C ₁ und C ₂ werden von der Metallschicht 143 a gebildet. Zu beiden Kondensatoren C ₁ und C ₂ liegt jeweils eine Überschlagsstrecke F parallel.

Der vorstehend an Hand einer Reihe von Ausführungsformen beschriebene Wickelkondensator ist bevorzugt ein Kunst stoffolien-Kondensator aus zumindest teilweise metalli sierten Kunststoffolien mit dem Vorteil einfacher und materialsparender Herstellbarkeit. Auch lassen sich die nichtmetallisierten Bereiche durch einfache Maskierung bei der Folienmetallisierung herstellen. Es kommen jedoch auch anders aufgebaute Wickelkondensatoren in Frage, bei spielsweise Metallpapierkondensatoren.

Bevorzugt werden die erfindungsgemäßen durchschlagsfesten Kondensatoren als am Netz betriebene Entstörkondensatoren eingesetzt, insbesondere X ₁-Kondensatoren. Die Gefahr einer aktiven Entflammbarkeit bei entsprechend starken Impulsspitzen ist praktisch ausgeschlossen.

Claims

1. Wickelkondensator (1), insbesondere Kunststoffolien- Kondensator, mit wenigstens zwei Metallschichten (3 a, 4 a) mit dazwischenliegender Isolierschicht (3 c, 4 c) zur Bildung eines oder mehrerer in Reihe geschalteter innerer Kondensatoren (C) zwischen den beiden Kondensatoranschlüssen (5, 6), gekennzeichnet durch wenigstens eine Überschlagsstrecke (F) inner halb des Wickelkondensators, welche in Parallel schaltung wenigstens einen inneren Kondensator (C) überbrückt und deren Überschlagsspannung kleiner ist als die Durchschlagsspannung des Wickelkondensators (1).

2. Wickelkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Überschlagsstrecke (F) von einer Metallschicht-Unterbrechung gebildet ist.

3. Wickelkondensator nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Überschlagsstrecke (F) auf einer der metallisierten Kunststoffolien (2, 12) des Wickelkondensators vorgesehen ist, vorzugsweise in Form eines bei der Metallisierung ausgesparten Bereichs.

4. Wickelkondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überschlagsstrecke (F) auf einer den bzw. die inneren Kondensatoren (C, C ₁, C ₂) bildenden metallisierten Kunststoffolie (33, 53; 113, 123, . . .) des Wickelkondensators ausge bildet ist.

5. Wickelkondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überschlagsstrecke (F) auf einer zusätzlichen, teilweise metallisierten Kunststoffolie (2, 12, 72, 82, . . .) ausgebildet ist.

6. Wickelkondensator nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die zusätzliche Kunststoffolie (2, 12) in den Kondensator eingewickelt ist.

7. Wickelkondensator nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die zusätzliche Kunststoffolie (2, 12) lediglich im Bereich des Wickelanfangs und/oder des Wickelendes eingewickelt ist.

8. Wickelkondensator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Kunststoffolie bis auf einen die Überschlagsstrecke (F) aufweisenden Bereich entmetallisiert ist.

9. Wickelkondensator nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Kunst stoffolie (2, 12, 72, 82, . . .) gemeinsam mit den übrigen metallisierten Kunststoffolien (3, 4, 13, 14, 73, 74, 83, 84, . . .) zur Bildung der beiden Kondensatoranschlüsse (5, 6) kontaktiert ist.

10. Wickelkondensator nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Überschlagsstrecke (F) ein vorzugsweise zur Wickelrichtung der Kunststoffolien paralleler, nicht-metallisierter Streifen (2 d) zwischen metallisierten Bereichen (2 e, 2 f) einer Kunststoffolie (2) vorgesehen ist.

11. Wickelkondensator nach wenigstens einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Überschlagsstrecke (F) ein kondensatoran schlußseitiger nicht-metallisierter Randstreifen (133 b, 134 b) einer Kunststoffolie und/oder ein lichter Abstand (V) zwischen Folienrand und Kondensatoran schluß (135, 136) vorgesehen ist.

12. Wickelkondensator nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht-metallisierte Streifen (2 d) zueinander parallele Streifenränder aufweist.

13. Wickelkondensator nach einem der Ansprüche 10-12, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht-metallisierte Streifen (43 d) wenigstens eine Engstelle (43 h) aufweist, die von einem Vorsprung einer der beiden anschließenden metallisierten Bereiche oder von zwei einander gegenüberliegenden Vorsprüngen (43 i) beider metallisierten Bereiche gebildet ist (Fig. 10).

14. Wickelkondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Über schlagsstrecke (F) in wenigstens einem der beiden kondensatoranschlußseitigen Randbereiche einer der metallisierten Kunststoffolien (53, 54, . . .) vorgesehen ist (Fig. 12 bis 33).

15. Wickelkondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Über schlagsstrecke (F) im Bereich eines Mittel-Isolierstreifens (2 d) einer metallisierten Kunststoffolie (2) gebildet ist (Fig. 1 bis 11).

16. Verwendung des Wickelkondensators nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Entstörkondensator.