NO143439B - Sammenstilt, elektrisk kondensator og fremgangsmaate ved fremstilling derav - Google Patents

Sammenstilt, elektrisk kondensator og fremgangsmaate ved fremstilling derav Download PDF

Info

Publication number
NO143439B
NO143439B NO3204/73A NO320473A NO143439B NO 143439 B NO143439 B NO 143439B NO 3204/73 A NO3204/73 A NO 3204/73A NO 320473 A NO320473 A NO 320473A NO 143439 B NO143439 B NO 143439B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
capacitor
ester
condenser
capacitor according
phthalate
Prior art date
Application number
NO3204/73A
Other languages
English (en)
Other versions
NO143439C (no
Inventor
John Walker Eustance
Original Assignee
Gen Electric
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US369204A external-priority patent/US3925221A/en
Priority claimed from US00369203A external-priority patent/US3833978A/en
Application filed by Gen Electric filed Critical Gen Electric
Publication of NO143439B publication Critical patent/NO143439B/no
Publication of NO143439C publication Critical patent/NO143439C/no

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/20Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances liquids, e.g. oils
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/018Dielectrics
    • H01G4/20Dielectrics using combinations of dielectrics from more than one of groups H01G4/02 - H01G4/06
    • H01G4/22Dielectrics using combinations of dielectrics from more than one of groups H01G4/02 - H01G4/06 impregnated
    • H01G4/221Dielectrics using combinations of dielectrics from more than one of groups H01G4/02 - H01G4/06 impregnated characterised by the composition of the impregnant
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2203/00Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds and hydrocarbon fractions as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2203/06Well-defined aromatic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2205/00Organic macromolecular hydrocarbon compounds or fractions, whether or not modified by oxidation as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2205/02Organic macromolecular hydrocarbon compounds or fractions, whether or not modified by oxidation as ingredients in lubricant compositions containing acyclic monomers
    • C10M2205/026Butene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2207/00Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds containing hydrogen, carbon and oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2207/04Ethers; Acetals; Ortho-esters; Ortho-carbonates
    • C10M2207/042Epoxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2207/00Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds containing hydrogen, carbon and oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2207/28Esters
    • C10M2207/282Esters of (cyclo)aliphatic oolycarboxylic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2207/00Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds containing hydrogen, carbon and oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2207/28Esters
    • C10M2207/284Esters of aromatic monocarboxylic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2207/00Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds containing hydrogen, carbon and oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2207/28Esters
    • C10M2207/285Esters of aromatic polycarboxylic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2207/00Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds containing hydrogen, carbon and oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2207/28Esters
    • C10M2207/287Partial esters
    • C10M2207/289Partial esters containing free hydroxy groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2207/00Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds containing hydrogen, carbon and oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2207/28Esters
    • C10M2207/34Esters having a hydrocarbon substituent of thirty or more carbon atoms, e.g. substituted succinic acid derivatives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2207/00Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds containing hydrogen, carbon and oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2207/40Fatty vegetable or animal oils
    • C10M2207/402Castor oils
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2223/00Organic non-macromolecular compounds containing phosphorus as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2223/02Organic non-macromolecular compounds containing phosphorus as ingredients in lubricant compositions having no phosphorus-to-carbon bonds
    • C10M2223/04Phosphate esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2223/00Organic non-macromolecular compounds containing phosphorus as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2223/02Organic non-macromolecular compounds containing phosphorus as ingredients in lubricant compositions having no phosphorus-to-carbon bonds
    • C10M2223/04Phosphate esters
    • C10M2223/041Triaryl phosphates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2223/00Organic non-macromolecular compounds containing phosphorus as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2223/02Organic non-macromolecular compounds containing phosphorus as ingredients in lubricant compositions having no phosphorus-to-carbon bonds
    • C10M2223/04Phosphate esters
    • C10M2223/042Metal salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10NINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2040/00Specified use or application for which the lubricating composition is intended
    • C10N2040/14Electric or magnetic purposes
    • C10N2040/16Dielectric; Insulating oil or insulators
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10NINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2040/00Specified use or application for which the lubricating composition is intended
    • C10N2040/14Electric or magnetic purposes
    • C10N2040/17Electric or magnetic purposes for electric contacts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)

Description

Oppfinnelsen angår sammenstilte, elektriske kondensatorer
som er impregnert med et stabilisert impregneringsmiddel av en flytende, aromatisk ester, og en fremgangsmåte ved fremstilling av en slik kondensator.
Ifølge oppfinnelsen omfatter den dielektriske impregneringsvæske' for de elektriske kondensatorer en flytende, aromatisk ester hvortil et epoxydmateriale er blitt tilsatt som er istand til å innvirke på skadelige forurensninger som er tilstede i eller dannes i den elektriske apparatur under bruk av denne, for derved å hindre en nedbrytning av den aromatiske ester.
Nærmere bestemt kan den aromatiske ester fortrinnsvis ut-gjøres av et derivat av fthalsyre, og den foretrukne ester ut-gjøres av reaksjonsproduktet av fthalsyre og 2-ethylhexylalkohol, idet dette reaksjonsprodukt er kjent som di-(2-ethylhexyl)-fthalat-eller mer vanlig som dioctylfthalat (DOP). Betegnelsen DOP vil herefter benyttes i den samme betydning som di-(2-ethylhexyl)-fthalat.
Undersøkelser av vekselstrømkondensatorer har vist at DOP
ikke er et foretrukket impregneringsmiddel for hø.yspenningsbe-lastede AC-kondensatorer til tross for at det har visse fordelak-tige egenskaper, som forenlighet med kondensatorer, en høy dielektrisitetskonstant og motstandsdyktighet overfor biokjemisk nedbrytning. Disse gode egenskaper overskygges imidlertid av impregneringsmidlets ustabilitet under høy elektrisk påkjenning og med derav følgende kort levealder. En indikasjon på kort levealder i en kondensator er en hurtig øket eller høy taps- eller effektfaktor. Effektfaktoren som er et mål for det elektriske tap i en kondensator, er en kritisk variabel for høyspennings-AC-kraftkondensatorer i sin alminnelighet. Elektrisk ustabilitet f ører til et hurtig sammenbrudd eller svikt som er av kritisk betydning for kondensatorer med lang levealder, som de levealdre som kan oppnås med de kjente kraftkondensatorer som er impregnert med klorert difenyl.
Ved stanilisering av et impregneringsmiddel benyttes som oftest en tilsetning av små mengder av et ytterligere materiale til irapregneringsmidlet, idet dette materiale vil forbedre impregneringsmidlet ved at det nøytraliserer i kondensatoren forekommende eller dannede forurensninger som ellers ville ha forårsaket en nedbrytning av impregneringsmidlet. Som regel utgjør det impregneringsmiddel som skal forbedres, et godt og effektivt kondensator-impregneringsmiddel som sådant, og stabiliseringstilsetnings-midlet gir bare en grad av forbedring. DOP er et flytende materiale som når det benyttes som impregneringsmiddel i kondensatorer som utsettes for forhøyede temperaturer og høye spenninger, viser en hurtig stigning i effektfaktoren og derav følgende tidlig kondensatorsvikt. Hovedsakelig av disse grunner er utviklingen av DOP som et praktisk og kommersielt aksepterbart impregneringsmiddel for elektriske kondensatorer blitt betraktet som umulig.
Fra norsk patentsøknad 2900/73 er det kjent å anvende flytende aromatiske estere i kombinasjon med en ether for impregnering av elektriske kondensatorer. Ethere er imidlertid både struk-turmessig og på annen måte forskjellige fra de stabiliserings-midler som ifølge oppfinnelsen anvnedes i impregneringsmidlet for den sammenstilte, elektriske kondensator.
Fra fransk patentskrift 2047398 er det kjent til et konden-satorimpregneringsmiddel bestående av ricinusolje å tilsette midler, for å hindre oxydasjon og/eller for å binde frie syrer dannet ved spaltning av ricinusoljen. Som et slikt stabiliseringsmiddel er bl.a. foreslått å tilsette et epoxydmateriale.
Fra sveitsisk patentskrift 5089 71 er det kjent å impregnere
et papirdielektrikum for kondensatorer med flytende klorerte alifatiske eller aromatiske forbindelser hvortil en epoxydfor-
bindelse inneholdende gruppen
er blitt tilsatt for
termisk a stabilisere impregneringsmidlet.
Fra norsk patent 119544 er det kjent å impregnere en polyole-finfilmkondensator med en klorert difenylforbindelse. Til denne kan eventuelt et epoxyd være tilsatt med det formål å rense klor eller hydrogenklorid fra kondensatoromgivelsene. Epoxydet i kondensatoren ifølge norsk patent 119544 anvendes således på grunn av impregneringsmidlets klorinnhold.
Det har nu vist seg at DOP med god virkning kan stabiliseres eller forandres slik at det kan benyttes som det eneste eller hovedsakelige impregneringsmiddel i en vekselstrømkondensator og under høye spenningsbelastninger. Det har nærmere bestemt vist seg at epoxyder som tidligere ble betraktet som om de bare kunne ta hånd om klor (Cl) eller hydrogenklorid (HC1), innvirker på en annen måte slik at de stabiliserer DOP i en kondensator hvori hydrogenklorid eller klor ikke vanligvis er tilstede i materialene eller dannes fra disse.
Oppfinnelsen angår således en sammenstilt, elektrisk kondensator omfattende en beholder, et kondensatorelement i beholderen og omfattende minst ett par elektroder og et dielektrisk avstandselement impregnert med en flytende aromatisk ester, og den sammenstilte,elektriske' kondensator er særpreget ved at den aromatiske
ester er tilsatt et epoxydmateriale som inneholder gruppen
Oppfinnelsen angår likeledes en fremgangsmåte ved fremstilling av en sammenstilt, elektrisk kondensator omfattende en beholder, et kondensatorelement i beholderen og omfattende minst ett par elektroder og et dielektrisk avstandselement impregnert med en flytende aromatisk ester, og fremgangsmåten er særpreget ved at (a) beholderen og kondensatorelementet evakueres ved forhøyet temperatur for å fjerne fuktighet, (b) beholderen fylles med et flytende impregneringsmiddel av en aromatisk ester som er tilsatt eller hvortil tilsettes et epoxydmateriale som inneholder gruppen (c) beholderen utsettes derefter for forhøyet temperatur i til-strekkelig tid til at det fås en høy koronautladningsverdi,
idet .
(d) beholderen forsegles før eller efter trinn (c).
Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet under henvisning til
tegningene, hvorav
Fig„ 1 viser et eksempel på en viklet kondensator seksjon hvor
papir er benyttet som dielektrikum,
Fig. 2 viser en fullstendig kondensator i form av en forseglet
beholder som inneholder den viklede seksjon ifolge Fig. 1,
Fig. 3 viser et tverrsnitt av en del av en kondensatorviklingsseksjon hvori syntetisk harpiksfilm er benyttet som dielektrikum, Fig. h viser en del av en kondensatorviklingsseksjon hvori en blanding av syntetisk harpiksfilm og papir benyttes som dielektrikum,
.Fig. 5 viser et tverrsnitt av en del av en kondensatorviklingsseksjon hvori en syntetisk harpiksfilm er benyttet i en kondensator, men anordnet på en annen måte, og
Fig. 6 viser i sterkt redusert målestokk et eksempel på en kraftkondensator hvori benyttes flere viklinger som vanlig er for bruk hvor effektfaktorkorreksjonen er stor, og ved induksjonsopp-varming og for hoyfrekvenskondensatorer.
DOP er et materiale som har vært kjent som mykningsmiddel for syntetiske harpiksmaterialer, og det er lett tilgjengelig i" handelen, f.eks. under varemerket Flexol"®. En beskrivelse av DOP anvendt som mykningsmiddel finnes i The Technology of Solvents and Plasticizers av Arthur K. Doolittle, copyright 195<*>+,.utgitt av Union Carbide, og i Carbon Corp., Properties of Individual Plasticizers, s. 962-96^. Dessuten er dette produkt mer detaljert beskrevet i US patentskrift nr. 1923938. Typiske egenskaper for dette produkt er gjengitt i den nedenstående tabell 1.
Ved utforelsen av den foreliggende oppfinnelse er DOP blitt benyttet som det eneste impregneringsmiddel i (a) kondensatorer hvori bare et papirmateriale ble benyttet som dielektrisk materiale, (b) kondensatorer hvori bare en syntetisk harpiks ble benyttet som dielektrisk materiale, og (c) kondensatorer hvori blandede kombinasjoner av syntetisk harpiks og papir ble benyttet som dielektriske materialer. -Det foretrekkes en kondensator omfattende én eller flere kondensatorviklingsseksjoner som er pakket forholdsvis tett sammen i en tettpassende beholder som er fylt med det flytende impregneringsmiddel og forseglet. En kondensatorviklingsseksjon omfatter alternerende strimler av dielektrisk materiale og elektrodemateriale som kan være samlet i form av forskjellige laminatanordninger eller -strukturer som angitt f.eks. i US patentskrift nr. 3363156.
På Fig. 1 er vist et eksempel på en kondensatorviklingsseksjon 10 som omfatter et par elektrodefolier 11 og 12 og dielektriske papirstrimler 13 og lh. Elektrodefoliene 11 og 12 kan også være utformet som metalliske belegg på papirstrimlene 13 og 1^ eller på adskilte og ytterligere dielektriske strimler av for-' skjellige materialer, omfattende papir og plaster. Egnede elektriske tilkobling spoler eller -plugger 15 og 16 benyttes for å koble elektrodefoliene 11 og 12 til egnede kondensatorpoler 17 og 18. Viklingsseksjonen 10 er anbragt i beholderen 17 som vist på Fig. 2, og efter egnet tbrking og evakuering av beholderen fylles denne med et flytende impregneringsmiddel og forsegles. Behol-derens polklemmer 18 og 19 står i elektrisk forbindelse med viklingsseksjonens 10 plugger 15 og 16.
Hver dielektrisk papirstrimmel 13 og 1^- kan erstattes med flere papirstrimler for å oppnå et tykkere dielektrikum eller for å utnytte de fordeler som er forbundet med bruk av .flere strimler. Hver strimmel 13 og lh kan også erstattes med In eller flere syntetiske harpiksstrimler 20 og 21, som vist på Fig. 35 eller med et blandet dielektrikum av en papirstrimmel 13 og en harpiksstrimmel 20, som vist på Fig. h og 5. Ytterligere typiske anordninger og utfbrelsesformer og en detaljert beskrivelse av disse finnes i US patentskrift nr. 3363156.
Ved disse' typiske utfbrelsesformer tvinges det dielektriske, flytende impregneringsmiddel til å trenge inn i, gjennom og fylle i det vesentlige alle spalter, hulrom og rom som forekommer i og mellom de dielektriske strimler 13 og l^. Denne type impregnering som betegnes som i det vesentlige fullstendig impregnering, er nodvendig for å nedsette forekomsten av skadelig coronautladning i vekselstrbmskondensatorer ved deres arbeidsspenning og for å hindre gnistoverslag. Impregneringsmidlet utsettes da det foreligger i det elektriske felt mellom elektrodene, for hby elektrisk påkjenning, en del coronautladning, forhbyede og varierende temperaturer og andre skadelige omgivelsesbetingeiser. I f.eksr kraftkondensatorer ventes det ikke at disse betingelser vil forårsake kondensator svikt i lbpet av en aktiv levealder av 10-20 år0
Det utvises derfor innen kondensatorteknikken stor forsiktig-het slik at det benyttes meget rene og forenelige materialer, som papir og klorert difenyl, og det gjor es store anstrengelser på å fjerne gass og vanndamp ved tbrke- og evakueringsprosesser som utfores ved hby temperatur.. Forurensninger i en kondensator kan være tilstede i materialene og kondensatoren som sådan i form av gasser , vanndamp og faste forurensninger, som kjemiske elementer og forbindelser som forekommer i de bvrige materialer, f.eks» i papiret eller i polypropylenfilmen. Disse kjemiske elementer og forbindelser kan være tilfort utenifra, eller de utnyttes ved fremstilling av de andre materialer og innfores i disse av denne grunn. En kilde til kondensatorforurensninger er katalysatoren som benyttes ved fremstillingen av polypropylen. En typisk katalysator vil gi forurensninger i form av salter av aluminium og titan. Iboende forurensninger kan frigjbres av impregneringsmidlet. Således er f0eks„ impregneringsmidlet klorert difenyl et opplbs-ningsmiddel som opplbser og transporterer forurensninger og ut-luter forurensninger i dielektrikumet, og dette er skadelig for kondensatoren. Forurensningene reagerer- på uheldig måte med impregneringsmidlet eller inngår på annen måte kombinasjoner som reagerer med impregneringsmidlet, og dette forer til en nedbrytning som vanligvis forst merkes ved at kondensatoren får en bket effektfaktor.
De forhbyede temperaturbetingelser som forekommer i en kondensator under drift, og de små elektriske utladninger og corona som forekommer, aktiverer forurensningene med derav fblgende nedbrytning av kondensatoren. Hovedsakelige elementer som det er kjent forårsaker tidlig kondensator svikt, er hydrogen og klor som reagerer f.eks. under dannelse av hydrogenklorid (HC1). Klor ble derfor betraktet som et ubnsket element i et kondensatorimpreg-neringsmiddel eller i andre kondensatormaterialer. Uheldigvis ble det av andre grunner beholdt 'som en viktig bestanddel i betydelige mengder i de beste tilgjengelige impregneringsmidler for vekselstromskondensatorer, dvs. i polyklorert difenyl. På grunn av disse betingelser ble flere tilsetningsmidler foreslått for impregneringsmidler av klorert difenyl for at disse skulle fjerne HC1, klor eller hydrogen og derved forlenge kondensatorenes effektivitet og levealder. Av slike tilsetningsmidler kan nevnes tinntetra-fenyl, anthraquinon og epoxyder.
Som nevnt ovenfor ble tidligere anstrengelser på å benytte DOP for impregnering av vekselstromskondensatorer alvorlig hemmet på-grunn av den hbye effektfaktor og hurtige nedbrytning som var resultatet av en slik impregnering av vekselstromskondensatorer med DOP. Da DOP ikke inneholder kjente klorkomponenter, ble det ikke funnet grunn til å benytte de ovennevnte tilsetningsmidler. Forsok utfort med vekselstrbmskondensatorer som var impregnert med DOP og som ble utsatt for hbye spenninger, som de kondensatorer som er beskrevet i forbindelse med Fig. 1 og 2, antydet til å begynne med forholdsvis gode elektriske resultater. Efter akselerert levealder-forsbk ved forhbyet temperatur forekom imidlertid et bkende og prohibitivt antall tilfeller av kondensator svikt,. hovedsakelig antydet av stigende effektfaktorer og påfblgende elektrisk svikt. Forsok ble gjentatt med kondensatoren ifblge Fig. 3 °g ^ som er forskjellige fra kondensatoren ifblge Fig. 1 ved at denne omfatter syntetiske harpiksfilmstrimler i eller som erstatning for papirstrimlene 13 og lk ifblge Fig. 1. Lignende svikt som i forbindelse med papirkondensatoren forekom. En undersøkelse i begge tilfeller ga ingen påvisning av HC1 eller klor som det ellers var rimelig å anta ville forekomme i en kondensator .impregnert med klorert difenyl.
Det viste seg overraskende at tilsetning av en epoxydforbindelse til DOP bevirket en effektiv stabilisering av en med DOP impregnert kondensator mot tidlig svikt og kort levealder. En gjen-tagelse av de ovennevnte og andre egnede undersøkelser med bruk av et epoxyd viste en meget sterk nedgang i antall tilfeller av svikt, som nærmere beskrevet i de nedenstående eksempler. I disse ble DOP renset ved hjelp av en kolonnefiltreringsprosess under anvendelse av aluminiumoxyd eller kiselgur som filtreringsmateriale. Dessuten ble det benyttet en impregneringsprosess i det vesentlige overens-stemmende med den som er beskrevet i US patentskrift nr. 33631%
og som omfatter torking av kondensatorene ved å utsette disse i flere timer for forhdyede temperaturer som kan være over 100°C og som regel under ca. 125°C. Under denne syklus ble kondensatorene holdt under et vakuum på under 200 jum Hg. Efter impregnering med DOP som hadde en temperatur på 70-80°C, ble kondensatorene.forseglet og derefter varmeimpregnert ved ca. 100°C i flere timer, f.eks. i *f-l6 timer. I varmimpregneringstiden er den tid som gikk med for at temperaturen i kondensatoren skulle nå det dnskede nivå, og tiden for avkjbling til værelsetemperatur, ikke inkludert. De angitte tider er tidene ved den angitte temperatur.
Eksempel 1
To kondensatorsett å 10 kondensatorer og som beskrevet i forbindelse med Fig. 1 og 2 ble satt sammen. De dielektriske papirstrimler 13 og lh utgjordes begge av et par papirstrimler, hvorav en hadde en bredde på 2,5^ cm og en tykkelse på 7,62 /im og den annen en bredde på 2,5*+ cm og en tykkelse på 8,89 Ura. ' Uforseglede kondensatorer ifblge Fig. 2 ble utsatt for en forhbyet temperatur av 125°C og vakuumbetingelser i flere timer. Derefter ble kondensatorene fra Gruppe 1 fylt med renset DOP, og kondensatorene fra Gruppe 2 ble fylt med det samme rensede DOP hvortil 1 vekt% av et epoxyd som er kjent som diglycidylether av bisfenol A, var blitt tilsatt. Resultatene er gjengitt i den nedenstående tabell.
Levealderfor sok
380 volt. AC( VAC) og ved 100°C
550 volt, AC( VAC) og ved 85°C
Det fremgår av de ovenstående verdier at svikten ble betydelig redusert og levealderen forlenget for de kondensatorer som inneholdt epoxydtilsetningen. Ved det forste levealderforsok ble kondensatorene undersokt under strenge betingelser av 100°C og 380 volt vekselstrdm. Til tross for disse betingelser forekom ingen svikt i lopet av <1>+279 timers drift, mens seks av de kondensatorer som ikke inneholdt epoxyd, sviktet efter ^200 timer. Selv under ennu kraftigere betingelser for den annen levealderundersokelse var de forbedrede resultater like overraskende.
Den tydelige fordel som oppnås ved hjelp av en tilsetning av epoxyd til kondensatorer inneholdende papirdielektrikum, er be-merkelsesverdig. Vanligvis ville den kjente dannelse av vanndamp på grunn av papiret og den kjente hydrolyse av DOP-esteren til ioniserbare produkter synes uforenelige. En meget li^en mengde epoxyd forekommer imidlertid å gi en reaksjon som er langt gunstigere enn ventet ut fra de stokiometriske forhold mellom reaktantene.
I det nedenstående eksempel ble kondensatorer som vist på Fig.3, dvs. hvori en syntetisk polypropylenfilm 20 og 21 ble benyttet som dielektrikum, utsatt for en lignende undersokelse0
Eksempel 2
I dette eksempel ble to grupper a 10 uforseglede kondensatorer satt sammen, som vist på Fig. 1, 2 og 3. Dielektrikumet utgjordes av biaksialt orienterte, isotaktiske polypropylenstrimler med en bredde på ^-,76 cm og en tykkelse på 8,89 Mm. Kondensatorene ble utsatt for vakuumtorkebetingelser ved værelsetemperatur og for impregneringsbetingelser ..ved værelsetemperatur.
Kondensatorene fra Gruppe 2 inneholdt det samme rensede DOP, men med tilsetning av 1,0 vekt% diglycidylether av bisfenol A. Kondensatorene ble torket under vakuum og impregnert Med værelsetemperatur og derefter forseglet og utsatt for en varmimpregnering i 2 timer ved 100°C. Resultatene var som folger:
Kapasitet/Effektfaktor
ved 300 V vekselspenning og 85°C
De samme enheter ble utsatt for et levealderforsok som folger:
Levealder for sok
( 300 V vekselspenning ved 85°C)
Eksempel
I dette eksempel ble et forsok utfort for å sammenligne kondensatorene med impregneringsvæsken ifblge oppfinnelsen med kjente lignende kondensatorer hvori klorert difenyl ble benyttet som impregneringsmiddel hvortil ca. 0,3 vekt% epoxyd var blitt tilsatt. 3 gr„upper kondensatorer a 10 kondensatorer ble satt sammen slik at den på Fig. 3 viste utførelsesform ble oppnådd. Dielektrikumet var en polypropylenfilm med en bredde på ^,76 cm og en tykkelse på 8,89^um som i eksempel 2. Kondensatorene ble torket under vakuum ved værelsetemperatur i flere timer og derefter impregnert ved værelsetemperatur med det angitte impregneringsmiddel hvortil 1,0 vekt % diglycidylether av bisfenol A var blitt tilsatt. Kondensatorene ble derefter forseglet og varmimpregnert i h timer ved 100 C. Resultatene av levealderforsok og måling av dielektrisk fasthet (DF) målt ved l80 V likestrom (VLS) pr. sekund stigningshastighet ved 85°C var som folger: Opprinnelig DF Antall svikt/ antall undersokt ,/ timer 85°C- kV gj. sn. 380 VVS/ 100°C 550 VVS/ 85°C
WS = voltvekselspenning
Disse resultater viser at det stabiliserte DOP
. bedre enn de andre kondensatorer med andre impregneringsmidler motsto levealderforsok ved hby temperatur. Det bor be-merkes at den fdrste svikt av en DOP-epoxyd-kondensator ved 38O V vekselstrom ved 100°C forst forekom efter 39<I>+ timer, mens 7 D0P-kondensatorer uten stabilisering sviktet i lopet av 256 timer og 8 kondensatorer med klorert difenyl som impregneringsvæske, sviktet i lopet av 256 timer.
Andre kondensatorutforelsesformer ble også satt sammen og be-handlet med DOP som inneholdt så meget som 10 vekt$ diglycidylether av bisfenol A. Den på Fig.. 5 viste utforelsesform ble f.eks. satt sammen i form av en kondensator og ved bruk av det angitte DOP-impregneringsmiddel og impregnert med gode resultater i overens-stemmelse med den lære som er gitt i US patentskrift nr. 3363156.
Det fremgår av de ovenstående eksempler at epoxydet spiller en avgjbrende rolle for kondensatoren under dens brukstid,, Den med epoxyd stabiliserte impregneringsvæske ifblge oppfinnelsen er særpreget ved at den under disse spesielle omgivelsesbetingelser kan reagere med de kjemiske elementer eller forbindelser som vanligvis finnes i en elektrisk kondensator eller som dannes under bruk av en elektrisk kondensator, slik at disse forbindelser hindres fra å virke nedbrytende på eller på annen måte bdelegge DOP-impregneringsvæsken. Som angitt ovenfor dannes disse elementer og forbindelser i en kondensator hvori DOP benyttes som impregneringsmiddel, og i fravær av materialer som ville ha dannet HC1. De fleste av de kjente epoxyder som ellers er forenelige med bruk i en kondensator, synes å gi varierende, onskede resultater. Under de betingelser som forekommer i en kondensator, dannes både vann og syrer eller disse er allerede tilstede. Estere kan spaltes til syrer og alkoholer. Det antas at epoxydet reagerer med slike syrer og således hindrer syrene fra å spalte esteren eller kondensatoren. Epoxydet synes også å nedsette hydrolyseproblemet til et minimum
ved at det inngår forbindelse med vannet i systemet. Epoxydet antas også å passivere folien eller å belegge riper i folien. I kondensatorer hvori papir anvendes som dielektrikum, kan epoxydet reagere med cellulosen i papiret slik at systemet stabiliseres. Epoxydets funksjon synes å være en vesentlig annen når det som dielektrikum bare anvendes en film, dvs. at intet papirdielektrikum er tilstede i kondensatoren. En grunn til dette er tilstedeværel-sen av visse materialer i filmen, som stearater og antioxydasjons-midler, som ikke forekommer i et papir, og også det lavere vann-innhold i .filmen. Stabilisering av en med ester impregnert kondensator som bare inneholder film som dielektrikum, kan således oppnås ved hjelp av forskjellige mellomreaksjoner som for tiden ikke er entydig klarlagt.
Selv om funksjonen av epoxydet gir seg til kjenne ved det sluttresultat som erholdes når kondensatoren benyttes, spiller det også en viktig rolle ved at det er tilstede i esteren, dvs. at det er opplost i dette. Epoxydet til da reagere med' spaltnings-produkter fra esteren og nedsette hydrolyseproblemet til et minimum. Det inngår også forbindelser med forurensninger i esteren eller med forurensninger som esteren kan bli utsatt for for den anvendes i en kondensator, dvs. under lagring, transport og håndtering.
Den ifblge oppfinnelsen anvendte epoxydforbindelse kan generelt betegnes ved at den inneholder gruppen
, og eksempler på en slik epoxydforbindelse er glycidylethere og derivater av ©thylenoxyd. Spesielle eksempler på disse forbindelser er fenoxypropylenoxyd (fenylglycidylether) , glycidylallyl-ether, benzylethylenoxyd, styrenoxyd, l,3-bis-(2,3-epoxypropoxy)-benzen og 1 -bis-(2,3-epoxypropoxy)-difenyldimethylmethan0
Dessuten kan det nevnes at handelstilgjengelige epoxydforbindelser som har vist seg nyttige for bruk i den foreliggende impregneringsvæske, i handelen betegnes som EP107 som står for di-(2-ethylhexyl)-^,5-epoxytetrahydrofthalat, som EP201 som står for 3,^-epoxy-6-methylcyclohexylmethyl-3,^-epoxy-6-methylcyclohexancarboxylat,
og som EP206 som står for l-epoxyethyl-3,<1>+-epoxycyclohexan.
Om dnskes kan blandinger av en hvilken som helst av to eller flere av slike epoxydforbindelser benyttes. Ett eller flere av disse epoxyder er beskrevet i US patentskrifter nr. 3362908, nr.32'+2<1>+01, nr. 32^01, nr. 32<1>+21+02,og nr. 3170986.
Forsok har antydet at det ikke er av avgjorende betydning hvilket spesielt epoxyd som anvendes. Forskjellige epoxyder eller blandinger av epoxyder kan anvendes så lenge effektive mengder tilsettes. En effektiv mengde er hovedsakelig avhengig av molekyl-vekten, reaksjonshastigheten og opploseligheten i impregneringsmidlet. De epoxyder som har en hoyere molekylvekt, er foretrukne i storre mengder enn de epoxyder som har lavere molekylvekt. I alminnelighet er mengder over 0,01$, og fordelaktig mellom 0,01 og 10 vekt$, tilfredsstillende. Epoxydene utforer en funksjon som antas å være felles for alle epoxyder på grunn av" deres kjemiske struktur„ Epoxydenes reaksjonstid og virkning er gunstige for DOP under de betingelser som hersker i en kondensator. I de ovenstående eksempler ble vesentlig betydning tilskrevet de sammen-lignende resultater som ble oppnådd både med og uten bruk av epoxyder.
Ifølge oppfinnelsen kan epoxydet innføres i en kondensator
ved at det settes til det flytende DOP før eller efter at dette er blitt innført i kondensatorbeholderen. Det foretrekkes at epoxydet bringes sammen med DOP i form av en oppløsning og at oppløsningen anvendes for å impregnere kondensatoren. En vesentlig årsak til denne foretrukkethet er at estere, omfattende DOP, er ømfintlige overfor forhøyede temperaturer og kan utsettes for alvorlige forandringer med økende temperatur. Når derfor epoxydet settes til esteren før en slik oppvarming,
spesielt under impregneringsprosessen, vil derfor esteren stabiliseres, bortsett fra den stabilisering som oppnås under de i en kondensator forekommende betingelser.
DOP har vist seg å være forenlig med dielektrika bestående
bare av polypropylenfilm eller sammen med papir. Den type impreg-
nering som er foretrukket, er beskrevet i US patentskrift nr.3363156 og betegnes som "i det vesentlige fullstendig impregnering". Ifblge en utfbrelsesform innebærer en i det vesentlige fullstendig impregnering at den impregnerte kondensator utsettes for forhbyet temperatur, fortrinnsvis en temperatur over ca0 85°C, i lengre tid (varmimpregnering) for å bevirke at det anvendte DOP ikke bare skal trenge inn i polypropylenets molekylstruktur, men også for å bevirke at polypropylenet skal forandres til et materiale som ligner en halvgjennomtrengbar membran overfor DOP og som gjor det mulig for DOP å passere gjennom filmen. DOP har vist seg å trenge lang-sommere inn i polypropylenfilmen enn klorert difenyl. De beste resultater fås når det benyttes en mer intensiv evakuerings- eller tbrresyklus. En tbrresyklus på 2h' timer ved temperaturer av 130-1^0°C er blitt benyttet med godt resultat, idet DOP er blitt innfort i kondensatoren ved en temperatur på ca. 100°C.
Varmimpregnering kan fortsettes som en spesiell syklus efter at kondensatoren er blitt impregnert og forseglet, og utgjor også en viktig betingelse. Varmimpregnering kan finne sted ved - en temperatur over ca. 85°C, og fortrinnsvis ved en temperatur av 100-120°C. De beste resultater fås når stbrre og vanskeligere impregnerbare kondensatorer utsettes for flere varmimpregneringer (varmneddykninger) efter den for ste impregnering. Således kan den fbrste varmneddykning utfores ved å anbringe kondensatorene i en ovn og oke temperaturen til ca. 110°C. Efter 8 timer ved denne temperatur senkes temperaturen, og kondensatorene avkjbles tilnærmet til værelsetemperatur. Derefter bkes temperaturen i ovnen til 110°C,
og denne temperatur opprettholdes i ytterligere 8 timer. Sammen-lignende forsok har vist at den beskrevne flere ganger varmneddykning gir bedre resultater enn en enkelt varmneddykning i 16 timer. Ved en foretrukken fremgangsmåte for fremstilling av kondensatorer impregnert med DOP og omfattende papir som dielektrikum benyttes en vakuumoppvarming eller tbrresyklus ved 120-l<1>+0<o>C.
Den i US patentskrift nr. 3363156 beskrevre polypropylenfilm, dvs. en sterisk homogen, krystallinsk biaksialt orientert film, foretrekkes også ifblge oppfinnelsen og ble benyttet i alle her gjen-gitte eksempler. Med krystallinsk er ment at materialet har et betydelig krystallinsk innhold og at krystalliniteten dominerer-materialets fysikalske karakteristika. DOP er ikke■begrenset til anvendelse sammen med de angitte dielektrika, og andre forbindelser innen polyolefingruppen og dessuten andre syntetiske harpikser, som polycarbonatene, polysulfonene og polyesterne, er anvendbare dielektrika. Den viktige faktor er bruken av DOP sammen med et epoxydstabiliseringsmidde1.
Det stabiliserte impregneringsmiddel som anvendes ifølge oppfinnelsen, spesielt DOP, er et forbedret impregneringsmiddel for slike kondensatorer som utsettes for hbye spenninger og hbye temperaturer. En hby spenningsbelastning på dielektrikumet når dette er en syntetisk harpiksfilm, som polypropylen, kan variere fra ca. 29,5 V pr. /xm tykkelse for polypropylenet til over ^7,2 V pr. /zm, idet den mer kritiske del innen dette hbyspenningsområde begynner ved ca. 35,^ V pr. nm tykkelse og går opp til ca. 55,1 V pr. /xm tykkelse. For tiden utsettes kondensatorer som skal benyttes under disse på-kjenninger, for en type impregnering som i US patentskrift nr.3363156 er betegnet som i det vesentlige fullstendig impregnering og som bidrar til å garantere visse resultater, f.eks. en jevn hby corona-begynnelsesspenning som står i forhold til dielektrikumets tykkelse. I effektkondensatorer for bruk under hbye spenninger for shu nting og hvor den samlede tykkelse for dielektrikumet mellom elektrodene kan være av stbrrelsesordenen 0,025^ mm, må corona-begynnelsesspenningen i alminnelighet være over 2000 V (ved værelsetemperatur), og i flere tilfeller vil den være over ca. 2500 V. For lavspen-ningsformål hvor tynnere dielektrika benyttes, kan corona-begynnelsesspenningen være lavere. Corona-begynnelsesspenningen er som regel 1,5-2,5 ganger den på dielektrikumet hbyeste spenningspå-kjenning ved kondensatorens arbeidsspenning ved værelsetemperatur,
og den er stabil under varierende driftsbetingelser for kondensatoren.
DOP er nyttig for en rekke forskjellige typer dielektriske systemer av den type hvor et enkelt dielektrisk materiale benyttes, som et dielektrikum bare av papir eller et dielektrikum bare av film, og også for blandinger derav. Et eksempel på et blandet dielektrisk system er vist på Fig. h hvor et papirark 13 er anbragt ved siden av en elektrode 11. Det fremgår at andre blandede dielektrika, som vist på Fig. 5, kan omfatte to filmark 20 og 21 med et mellomliggende papirark 13, eller omvendt kan et filmark være anordnet mellom to papirark.
På Fig. 6 er det vist en kondensator av høyspennings- effekt-faktorkorreksjonstypen, hvor en lav effektfaktor er av vesentlig betydning for kondensatorens aksepterbarhet. Ifblge Fig. 6 omfatter kondensatoren 22 en stor beholder eller omhylling 23, f„eks. med et volum på 22,6 1, hvori et stort antall (10 til ho) lange opprullede seksjoner 10 benyttes. Disse seksjoner 10 kan ha en lengde av 25,^-63,5 cm. For å virke effektivt må DOP-impregneringsmidlet og tilsetningsmidlet trenge gjennom hver opprullet seksjon
10 da svikt i bare en seksjon 10 er nok til at hele kondensatoren
vil svikte. Disse effektkondensatorer 22 utsettes derfor for sterke 'tbrrebetingelser, f.eks. ved at de behandles ved lave trykk på under 200 /xm Hg og temperaturer av 100-150°C i 15-30 timer. De fylles med imprégneringsmidlet mens de fremdeles holdes under vakuum,og ved
■en forhoyet temperatur. Det er vanlig at impregneringsmidlet også har en temperatur på 70-80°C når det fylles i beholderen. På dette trinn blir kondensatoren som regel forseglet og igjen ut-
satt for forhdyede temperaturer av 80-120°C i lengre tid, avhengig av kondensatorens storrelse og typen av det anvendte dielektriske materiale. Et dielektrikum som består bare av papir, trenger en meget liten behandlingstid og behdver ikke nødvendigvis
underkastes en påfolgende oppvarming. En kondensator hvor dielektrikumet består bare av en film, kan trenge en varmneddykning
i så lang tid som 16-2^- timer.
Eksempel h
Forsok ble gjort med andre aromatiske esterimpregneringsmidler som inneholdt tilsatt epoxyd. Ved et slikt forsok med typiske kondensatorer som beskrevet i de ovenstående eksempler, utgjordes dielektrikumet av polypropylen og impregneringsmidlet av dicaprylfthalat. Epoxydet var EP206 og ble tilsatt i en mengde av l,0'vekt$. Kondensatorene ble undersdkt ved 550 V vekselstrom ved 85°C under en meget hby filmbelastning på 61,8 V pr. /im tykkelse for polypropylenet. Efter 9500 timers driftstid viste det seg overraskende at disse kondensatorer ga like gode resultater som kontrollkondensatorer hvori klorert difenyl ble benyttet som impregneringsmiddel.
Eksempel 5
Kondensatorer ble satt sammen med de på Fig.2 og 5 viste utførelses-former. Det anvendte dielektrikum var en 0,0127 mm tykk papirstrimmel med bredde på 9,2 cm, og £o 0,0178 mm tykke polypropylenstrimler med en bredde på 9,2 cm. Kapasiteten var ca. 0,5 Mf. Kondensatorene ble tdrket undeg vakuum ved 130-1^.0 o C i 2h c timer og derefter impregnert ved 100 C. Det forelå to grupper kondensatorer. For en gruppe utgjordes impregneringsmidlet av DOP+1,0 vekt$ epoxyd og for den annen gruppe omfattet impregneringsmidlet 80 vekt$ DOP
og 20 vekt$ dodecylbenzen. 1,0 vekt$ EP206 epoxyd ble satt til denne blanding. Kondensatorene ble derefter forseglet og varmneddykket i ca. 8 timer ved ca. 100°C. Kondensatorene ble underkastet en corona-begynnelsesspenningsprdve og utsatt for en ytterligere varmneddykning i 8 timer. Kondensdorene ble igjen underkastet en corona-begynnelses-spenningsprdve. Denne sistnevnte prove viste en tydelig okning av
corona-begynnelsesspenningen. Den sistnevnte prove viste at corona-begynnelsesspenningen ble sterkt oket på grunn av den annen varmneddykning som var nodvendig for at kondensatoren skulle få et tilfredsstillende corona-nivå som var hdyere for kondensatoren med DOP/ dodecylbenzen som impregneringsmiddel enn for kondensatoren med bare DOP som impregneringsmiddel.
Det er ikke alle dielektriske væsker som er tilfredsstillende som impregneringsmidler for kondensatorer. En dielektrisk væske bor ha de generelle egenskaper at den foreligger i renset eller rensbar tilstand og har et kokepunkt og ét frysepunkt som faller utenfor ar.beidstemperaturområdet for kondensatoren, og et flammepunkt over ca. 175°C. Væsken bor dessuten ha et damptrykk som er lavere enn atmosfæretrykk ved temperaturer inntil ca. 200°C, fortrinnsvis inntil ca. 300°C, og en dielektrisk konstant over 2, spesielt for dielektrika av syntetiske harpiksfilmer, som polypropylenfilmer, og fortrinnsvis fra h og hdyere for dielektrika av papir. Dessuten bor væsken ha en forholdsvis lav viskositet av under ca. 1000 cS ved 25°C og holde seg flytende inntil ca. - h0°C.
Effektfaktoren eller tapsfaktoren er et meget viktig kriterium for en kondensator, spesielt en effektfaktorkorreksjonskondensator for vekselstrdm, fordi den vanligvis benyttes ved forhdyede temperaturer og i alminnelighet utsettes for forhoyede temperaturer når den fremstilles. Effektfaktoren er tilbøyelig til å øke hurtig med temperaturen. Selve det rensede impregneringsmiddels effektfaktor bor være be-traktelig lavere enn 10$, og fortrinnsvis under 5,0$, målt ved 100°C ved 100 perioder pr. sekund slik at den erholdte effektfaktor i den ferdige kondensator kan minskes til under ca. 1%. Den lave effektfaktor må kunne beholdes i lengre tid som strekker seg over flere år.
Impregneringsmidlet bor dessuten være forenelig med andre materialer i kondensatoren og istand til å motstå varierende arbeids-temperaturer for kondensatoren under hoye spenninger. Lett hånd-terbarhet, impregnerbarhet og andre fysikalske egenskaper er onskelige. Dessuten er det sterkt dnskelig at impregneringsmidlet har hby motstandsdyktighet overfor biokjemisk nedbrytning sammen-lignet med klorerte bifenyler, og en lav giftighet.
De aromatiske estere som er mest egnede for anvendelse i de foreliggende impregneringsmidler, tilfredsstiller de ovennevnte betingelser og foretrekkes ifblge oppfinnelsen. Foretrukne estere som tilfredsstiller egnede dielektriske forsok, utgjores av reaksjonsproduktet-av en aromatisk syre og en alkohol. En typisk formel for slike estere er
, hvori R utgjor den aromatiske substituent eller rest av en aromatisk syre, som pyromellittsyre, terefthalsyre, fthalsyre, tri-mellittsyre eller trimesinsyre5eller en av gruppene fenyl, nafthyl, bifenyl eller tolyl etc.-, og hvori R' kan være en alkyl- eller arylgruppe, som methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl eller decyl etc. Disse er rettkjedede alkylgrupper. Formelen er imidlertid også ment å omfatte forgrenede alkylgrupper. Som eksempler på disse kan nevnes 2-ethylhexyl, isopropyl, iso-butyl og isooctyl etc. Som eksempler på aromatiske fthalsyreestere som også kan anvendes i de foreliggende impregneringsmidler, kan nevnes dimethyl-, diethyl- og dipropylesterne etc. Butylbenzoat er et eksempel på en benzoesyreester.
Foruten organiske syrer omfatter de ifblge oppfinnelsen anvendbare estere reaksjonsprodukter av andre syrer, spesielt av fosforsyre, med de ovennevnte alkoholer. Som spesielle eksempler på slike estere..kan nevnes tricresylfosfat og trifenylfosfat. De vil også utsettes for nedbrytning ved hydrolyse eller oxydasjon og det er derfor fordelaktig at epoxyd er tilstede i forbindelse med disse. De aromatiske estere som kan anvendes ifblge oppfinnelsen, er særpregede ved at deres reaksjonsegenskaper ligner hverandre og kan forutsies, og spesielt gjelder dette fthalatesterne, slik at hvis en eventuell annen bestanddel ellers utgjor et godt impregneringsmiddel for kondensatorer, vil kombinasjonen av den aromatiske ester og epoxyd være fordelaktig.
De ifblge oppfinnelsen anvendbare estere kan utgjbres av blandinger av estere eller blandinger av estere og andre ellers tilfredsstillende impregneringsmidler. Det foretrekkes helst at de ferdige impregneringsmidler inneholder en slik ester som den hovedsakelige eller dominerende bestanddel. Når ifolge oppfinnelsen en blanding av estere anvendes, kan denne blanding utgjores av f.eks. DOP og dibutylfthalat eller DOP og di.dodecylf thalat. Blandingen kan også inneholde en ifolge oppfinnelsen anvendbar ester sammen med en alifatisk ester, som dibutylsebacat eller risinus-olje. Blandingen kan dessuten inneholde en ifolge oppfinnelsen anvendbar ester sammen med et hydrocarbon, som en mineralolje, alkyl-nafthalenene eller polybutenene etc. Spesielle eksempler på disse blandinger er DOP og mineralolje og DOP og dodecylbenzen. Blan-dingene kan også inneholde andre estere, som fosfatene, f.eks. tricresylfosfat og trifenylfosfat. Blandinger anvendes for å oppnå
et sluttimpregneringsmiddel med egenskaper som er forskjellige fra esterens, som en dket dielektrisitetskonstant. Det tilsatte materiale kan også anvendes i form av et fortynningsmidde1 eller som et impregneringshjelpemiddel, dvs. et fuktémiddel. Et eksempel på et materiale som har flere funksjoner i denne forbindelse, er dodecylbenzen som virker som fuktémiddel og impregneringsmiddel og derfor kan benyttes i forholdsvis, store mengder. Selv om det er foretrukket at den i det foreliggende impregneringsmiddel obligatoriske ester skal dominere blandingens elektriske egenskaper, taes det ifolge oppfinnelsen sikte på at mindre .mengder av en slik ester kan benyttes. Således kan f.eks. 10 - ^-0 vekt$ av den obligatoriske ester settes til andre impregneringsmidler for å forandre disses egenskaper. Hvis det ifolge oppfinnelsen anvendes blandinger, kan disse inneholde store mengder av et egnet epoxyd, og epoxydet vil da ha en dobbeltfunksjon, dvs. at det virker som et stabiliseringsmiddel og et impregneringsmiddel.
De ifølge oppfinnelsen anvendte impregneringsmidler har gitt sterkt fornedrede resultater. En aromatisk ester, som DOP, stabilisert med epoxyd er et impregneringsmiddel som overraskende er like godt som og i enkelte tilfeller bedre enn klorert difenyl som er det for tiden beste anvendte impregneringsmiddel.

Claims (29)

1. Sammenstilt, elektrisk kondensator omfattende en beholder (17), et kondensatorelement i beholderen og omfattende minst ett par elektroder (11,12) og et dielektrisk avstandselement (13,14) impregnert med en flytende aromatisk ester, karakterisert ved at den aromatiske ester er tilsatt et epoxydmateriale som inneholder gruppen
2. Kondensator ifølge krav 1, karakterisert ved at .esteren har formelen ,hvori R er en aromatisk substituent og R' en alkylgruppe eller arylgruppe og x er et helt tall fra 1 til 4.
3. Kondensator ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den aromatiske ester er en ester av fthalsyre og en alkohol.
4. Kondensator ifølge krav 3, karakterisert ved at fthalatesteren er en ester av 2-ethylhexylalkohol.
5. Kondensator ifølge krav 3, karakterisert ved at esteren er dimethylfthalat, diethylfthalat, dipropyl-fthalat, dibutylfthalat, diamylfthalat, dihexylfthalat, diheptyl-fthalat, dioctylfthalat, dinonylfthalat, didecylfthalat eller dicaprylfthalat.
6. Kondensator ifølge krav 1 eller 2,karakterisert ved at esteren er en ester av benzoesyre og en alkohol.
7. Kondensator ifølge krav 1, karakterisert ved at esteren er en ester av en aromatisk hydroxyforbindelse og en fosforsyre eller tricresylfosfat.
8. Kondensator ifølge krav 1-7, karakterisert ved at den tilsatte mengde epoxyd er minst 0,01 vekt%.
9. Kondensator ifølge krav 1-8, karakterisert ved at den tilsatte mengde epoxyd er 0,01-10 vekt%.
10. Kondensator ifølge krav 1-9, karakterisert ved at epoxydet er et derivat av ethylenoxyd.
11-. Kondensator ifølge krav IQ , karakterisert v ed at epoxydet er et derivat av glycidylether.
12. Kondensator ifølge krav 11, karakterisert ved at epoxydet er diglycidylether av bisfenol A.
13. Kondensator ifølge krav 1-12, karakterisert ved at den omfatter minst én ytterligere dielektrisk væske.
14. Kondensator ifølge krav 13, karakterisert ved at den ytterligere dielektriske væske er et hydrocarbon.
15. Kondensator ifølge krav 14, karakterisert ved at hydrocarbonet er et alkylbenzen.
16. Kondensator ifølge krav 2,karakterisert ved at den er impregnert med en flytende aromatisk ester av 2-ethylhexylalkohol hvortil et derivat av glycidylether er blitt tilsatt i en mengde av 0,01-10,0 vekt%.
17. Kondensator ifølge krav 16, karakterisert ved at esteren er dioctylfthalat og at epoxydet er en diglycidylether av bisfenol A.
18. Kondensator ifølge krav l-l7,karakterisert ved at et papirdielektrikum utgjør i det minste en del av det dielektriske materiale.
19- Kondensator ifølge krav . 18, k a r a k t' e r i s e r t sert ved at en syntetisk harpiks utgjør i det minste en del av det dielektriske materiale.
2:0. Kondensator ifølge krav 19, karakterisert v e d at den syntetiske harpiks er polypropylen.
21. Kondensator ifølge krav 18 eller 19, karakterisert ved at det dielektriske materiale omfatter polypropylen og papir.
22 . Kondensator ifølge krav -2,0 eller 21, karakterisert ved at polypropylenet er egnet til å motstå en vekselspenning ved kondensatorens arbeidsspenning av 29/5 v pr. yam tykkelse til over 47,2 V pr. p tykkelse av polypropylenet og at kondensatoren over lengre tid har en lav effektfaktor på under ca. 1,0% målt ved værelsetemperatur.
23 , Kondensator ifølge krav 22., karakterisert ved at den er istand til å motstå en spenningsbelastning på over ca. 35,4 V pr. pm tykkelse av polypropylenet og at kondensatoren har en arbeidseffektfaktor på under ca. 0,5%.
<24.> Kondensator ifølge krav 19-23, karakterisert ved at elektrodeparet utgjøres av en metallisert overflate på en strimmel av den syntetiske harpiks.
<25.> Fremgangsmåte ved fremstilling av en sammenstilt, elektrisk kondensator omfattende en beholder (17), et kondensatorelement i beholderen og omfattende minst ett par elektroder (11,12) og et dielektrisk avstandselement (13,14) impregnert med en flytende aromatisk ester, karakterisert ved at (a) beholderen (17) og kondensatorelementet evakueres ved for-høyet temperatur for å fjerne fuktighet, (b) beholderen fylles med et flytende impregneringsmiddel av en aromatisk ester som er tilsatt eller hvortil tilsettes et epoxydmateriale som inneholder (c) beholderen utsettes derefter for forhøyet temperatur i til-strekkelig tid til at det fås en høy koronautladningsverdi, idet (d) beholderén forsegles før eller efter trinn (c).
26. Fremgangsmåte ifølge krav 25, karakterisert ved at (a) beholderen (17) og kondensatorelementet utsettes for en temperatur av 100-140°C under vakuum i minst 8 timer for å fjerne fuktighet fra denne, (b) beholderen fylles mens den befinner seg under vakuum og ved den forhøyede temperatur, med det flytende impregneringsmiddel av den aromatiske ester som oppløst inneholder epoxyd- .materialet i en mengde av minst 0,01 vekt%, (c) kondensatoren varmimpregneres i minst 4 timer ved en temperatur av 85-140°C slik at det fås en varig høy koronautladningsverdi, og (d) beholderen forsegles før eller efter trinn (c).
27. Fremgangsmåte ifølge krav 25 eller 26, karakterisert ved at det for kondensatoren benyttes papir i dens dielektriske system og at vakuumet og den forhøyede temperatur opprettholdes i minst 24 timer.
28. Fremgangsmåte ifølge krav 25-27/karakterisert ved at varmimpregneringen utføres i minst to adskilte trinn og at det foretas en avkjøling mellom på hverandre følgende varm-impregneringstrinn.
29. Fremgangsmåte ifølge krav 25-28, karakterisert ved at kondensatoren impregneres med en aromatisk ester som før tilsetningen av epoxydmaterialet er blitt renset ved en kolonne-raffineringsprosess for å fjerne i det vesentlige alle fremmed-materialer.
NO3204/73A 1972-08-16 1973-08-13 Sammenstilt, elektrisk kondensator og fremgangsmaate ved fremstilling derav NO143439C (no)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US28120472A 1972-08-16 1972-08-16
US369204A US3925221A (en) 1972-08-16 1973-06-12 Stabilized ester impregant
US00369203A US3833978A (en) 1972-08-16 1973-06-12 Stabilized ester impregnant

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO143439B true NO143439B (no) 1980-11-03
NO143439C NO143439C (no) 1981-02-11

Family

ID=27403211

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO3204/73A NO143439C (no) 1972-08-16 1973-08-13 Sammenstilt, elektrisk kondensator og fremgangsmaate ved fremstilling derav

Country Status (13)

Country Link
JP (1) JPS4985599A (no)
AU (1) AU5926673A (no)
CH (1) CH595684A5 (no)
DE (2) DE2334415A1 (no)
ES (2) ES417909A1 (no)
FI (1) FI64023C (no)
FR (1) FR2196508B1 (no)
GB (1) GB1441803A (no)
IN (1) IN139569B (no)
IT (1) IT992734B (no)
NO (1) NO143439C (no)
SE (1) SE429801B (no)
YU (1) YU215573A (no)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5224239B2 (no) * 1974-06-20 1977-06-29
DE2604004A1 (de) * 1976-02-03 1977-08-04 Bosch Gmbh Robert Elektrischer kondensator
CA1088292A (en) * 1976-03-24 1980-10-28 David G. Shaw Liquid ester impregnant for electrical devices
GB9109520D0 (en) * 1991-05-02 1991-06-26 Abb Capacitors Limited Improvements in or relating to capacitors
JP2724105B2 (ja) * 1994-02-18 1998-03-09 日本碍子株式会社 油浸紙コンデンサブッシング
DE102009001130A1 (de) * 2009-02-25 2010-08-26 Rhein Chemie Rheinau Gmbh Transformatorölzusammensetzung, umfassend mindestens einen Säurefänger

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3242402A (en) 1966-03-22 Electrical capacitor and dielectric material therefor
DE1191911B (de) 1959-03-21 1965-04-29 Standard Elektrik Lorenz Ag Elektrischer Kondensator mit ausbrennfaehigen Belegungen
DE1924331U (de) 1965-07-14 1965-09-23 Eberhard Fichtner Drehroehrchen mit zentralspindel zur erteilung der verzugsdrehung an streichgarnringspinnmaschinen.
US3363156A (en) 1966-10-19 1968-01-09 Gen Electric Capacitor with a polyolefin dielectric
DE1765875A1 (de) 1967-08-15 1971-10-28 Weyerhaeuser Co Ein impraegniertes Papier,ein fluessiges dielektrisches Impraegniermittel und eine Epoxydverbindung enthaltendes dielektrisches System
GB1252159A (no) * 1967-12-11 1971-11-03
DE6905943U (de) 1969-02-14 1969-08-28 Nichicon Capacitor Ltd Getraenkter kondensator
DE1924331A1 (de) * 1969-05-13 1970-11-19 Bosch Gmbh Robert Traenkmittel mit Rizinusoel fuer selbstheilende Kondensatoren

Also Published As

Publication number Publication date
DE2334415A1 (de) 1974-03-07
FI64023B (fi) 1983-05-31
IN139569B (no) 1976-07-03
FI64023C (fi) 1983-09-12
SE7606385L (sv) 1976-06-04
FR2196508B1 (no) 1976-11-19
JPS4985599A (no) 1974-08-16
SE429801B (sv) 1983-09-26
DE2341356A1 (de) 1974-02-28
ES417909A1 (es) 1976-06-16
GB1441803A (en) 1976-07-07
CH595684A5 (no) 1978-02-28
DE2341356C2 (de) 1986-02-13
NO143439C (no) 1981-02-11
FR2196508A1 (no) 1974-03-15
AU5926673A (en) 1975-02-20
ES442635A1 (es) 1977-04-16
YU215573A (en) 1982-02-28
IT992734B (it) 1975-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0058904B1 (en) Polyglycol dielectric capacitor fluid
US3925221A (en) Stabilized ester impregant
US5507966A (en) Electrolyte for an electrolytic capacitor
US3833978A (en) Stabilized ester impregnant
US20140110643A1 (en) Electrical insulating oil composition having excellent low temperature properties
GB2061316A (en) Dielectric liquid compositions for electrical capacitors
US2759132A (en) Electrolytic capacitor
NO143439B (no) Sammenstilt, elektrisk kondensator og fremgangsmaate ved fremstilling derav
US3987348A (en) Partially impregnated capacitor
US3754173A (en) Stabilized ester impregnated capacitor
US4117579A (en) Method of impregnating a capacitor
SE463121B (sv) Elektrisk kondensator uppvisande foerbaettrat dielektriskt system
US2307488A (en) Electric capacitor
CA1103440A (en) Ac electrolytic capacitor and electrolyte
DE2427812A1 (de) Stabilisierte esterimpraegnierungsmittel
US4290926A (en) Non-halogenated impregnant for capacitors comprising an aromatic carboxylic acid ester and an alkene
US4190682A (en) Process for impregnating a capacitor with a non-halogenated impregnant
US4294715A (en) Impregnating agent and its use
US20150008377A1 (en) Electrical insulating oil composition having excellent properties in wide temperature range
US3796934A (en) Capacitor with non-halogenated impregnant
CA1070102A (en) Electrical capacitor having an improved dielectric system and method of processing the capacitor
US4422962A (en) Polyglycol dielectric capacitor fluid
DK144745B (da) Elektrisk kondensator
US3948787A (en) Capacitor and dielectric impregnant composition therefor
JP6619573B2 (ja) アルミニウム電解コンデンサ用電解液、及びそれを用いたアルミニウム電解コンデンサ