Электрический конденсатор

(33 публиковано 15.05.80. Бюллетень 18 ак изобретениии етеемтей Дата опубликования опи ия 25,05.8 Иностранц ор, Янош Хайнрих(72) Авторы изобретения Ласло Ленар нош Иностранное предприят Механикой Мювек(54) ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОНДЕНСАТО Изобретение касается изготовления электрических конденсаторов и может быть использовано в цепях электрических силовыхсетей промышленной (50 - 60 Гц) и повышенной (100 - 10000 Гц) частот для коррекции фазы, сдвига фаз, фильтрации и т. п.Известен конденсатор со смешанным диэлектриком 111. Недостатком его является то,что между одинаковыми обкладками конденсатора наноситея плотный и пористыйслой диэлектрика, причем устанавливаетсяминимальное экономически приемлемое рабочее напряжение 600 - 700 В,Наиболее, близким по технической сущности является электрический конденсатор,содержащий металлизированную и фольговую обкладки и многослойный диэлектрик (21.Недостатком известного электрическогоконденсатора являются большие потери.Цель изобретения - снижение потерь -достигается благодаря тому, что в электрическом конденсаторе, содержащем металлизированную и фольговую обкладки и многослойный диэлектрик, последний выполненв виде слоев пористого и сплошного диэлектрика, расположенных асимметрично, причемвеличины напряженности пОлей сплошного и пористого диэлектрика связаны следующим соотношением6 тЕ = 1 с 8 рЕ,где Ет - напряженность поля сплошного диэлектрика,Ер - напряженность поля пористого диэлектрика,6 т - диэлектрическая проницаемостьсплошного диэлектрика,6 р - диэлектрическая проницаемость пористого диэлектрика,1 - постоянный коэффициент в пределах от 5 до 10 и предпочтительно составляет 6 - 8, а слой пористого диэлектрика расположен между металлизированной и фольговой обкладками, с другой стороны которыхразмещены слои сплошного диэлектрика,причем металлизированная обкладка нанесена на слой пористого диэлектрика,На фиг. 1 изображена конструкция конденсатора с пористым диэлектриком; нафиг. 2 - конструкция конденсатора, где пористый диэлектрик насыщен пропиточнымсоставом; на фиг. 3 - конструкция конденсатора в сборе, где:1 - пористый диэлектрик,2 - металлическая обкладка, 3 - фольга, 4 - диэлектрический слой, например735195 пластмасса, 5 - граница раздела диэлектрик-фольга, 6 - корпус, 7 - намоточная секция конденсатора, 8 - отверстие, 9, 10 - пластмассовые профили, 11, 12 - конусные цапфы, 13 - кольцевые бороздки боковых стенок корпуса, 14, 15 вотверстия для пропиточного состава.Намоточная секция конденсатора 7 размещена в корпусе 6. Выводы конденсатора для простоты не показаны, Центрированное крепление обеспечивается расположенными с обоих концов пластмассовыми профилями 9, 10. Профиль частично опирается на корпус, и частично ребристыми конусными цапфами 11, 12 входит и держится в отверстии 8 намоточной секции. Отверстия 14, 15 обеспечивают свободное протекание пропиточного состава.Кроме надежного и точного крепления виброустойчивость обеспечивается еще и тем, что в технологическом процессе изготовления боковая стенка корпуса завальцовывается с образованием кольцевой бороздки 13.Выполнение электрических выводов осуществляется известными способами (отгиб фланца, запайка и т. д.),При использовании конденсаторов, в особенности в так называемь х моторных конденсаторах, существенной является виброустойчивость. Чтобы удовлетворить этому требованию, намоточная секция конденсатора 7 в корпусе 6 должна быть соответствующим образом укреплена, и одновременно должна быть обеспечена электрическая изоляция (фиг. 3). Внутри корпуса 6 конденсатора, по обе стороны намоточной секции 7 расположено по пластмассовому профилю 9 и 10. Пластмассовые профили 9 и 10 выполнены так, что их коническая часть входит внутрь обмотки, за счет чего обмотка фиксируется (фиг. 3).На поверхность пористого диэлектрика 1 укладывается обкладка из металлической фольги 3 (алюминиевой) толщиной 4 - 7 мик 49 рон.Другой диэлектрический слой 4 конденсатора изготовляется, из плотного, желательно имеющего малую склонность к набуханию, пластмассового материала, как например поликарбонат, полипропилен, полиэти злен, полистирол, полиэтиленгликольтерефталат и т. п. Изготовление конденсатора производится намоткой, причем отдельные слои так расположены один над другим, что последующие слои повторяются в той, же последовательности.С точки зрения электрических свойств 4ронарный разряд, и при напряжениях, превышающих 250 В, конденсатор быстро выходит из строя,Герметичность достигается за счет того,что в процессе пропитки,пропиточный материал запрессовывается посредством осевойи радиальной пропитки в имеющиеся щели(фиг. 2). В процессе производства обкладкииз металлической фольги 3 неизбежно образование меньших или больших отверстий,р,".зрывов в фольге 3 и через эти разрывы,в случае использования так называемогонасосного эффекта при пропитке, пропиточный состав легко проходит, и именно потому,что поочередно прикладывается то вакуум,то повышенное давление.Как дополнение способа, оценим конструктивное условие, выраЖенное формулойЯ,Е 2 1 Я Я 2Вследствие асимметрии с правой или левой стороны на конденсатор действуют неравные силы, и разность или отношение этихсил надо выбирать так, чтобы под действиемэлектрического поля переменного тока возникал насосный эффект, но одновременночтобы можно было избежать вредных резонансов; соответственно этому константа Мдолжна выбираться от 5 до 10, так как этозначение достаточно для возникновения насосного эффекта, и одновременно в конденсаторе не проявляются вредные резонансы.Под насосным эффектом понимается то явление, когда под действием переменногоэлектрического поля обкладка конденсаторадо тех пор может совершать малые резонансные движения, пока пропитывание вследствие сжимаемости пузырьков воздуха недостигнет своего полного состояния, причемрезонансы заставляют проникать пропиточный состав через имеющиеся в обкладке отверстия со стороны пористого диэлектрикана сторону непористого диэлектрика.Наличие насосного эффекта подтверждается тем,что в первые 24 часа после пропитывания потери конденсатора значительноулучшаются.Хорошо известным фактом является то,что слой, нанесенный вакуумным испарением металла, следует за всеми неровностя- .ми материала, на который он наносится, вособенности это справедливо для пористого диэлектрика, поэтому например при бумажной пористой подложке неизбежно появление острых металлических выступов,направленных внутрь бумажного слоя, которые являются слабыми участками, так какна них появляются разряды и при повышенных электрических напряженностях поля онивызывают ухудшение потерь.конденсатора существенно то, что поверхность соприкосновения между металличес-кой фольгой 3 и плотным диэлектриком 4везде насыщена герметизирующим от воздуха пропитывающим веществом. В противном"случае происходит так называемый коУменьшение разрядов с острых выступов достигается за счет того, что одна из обкладок представляет собой металлическую фольгу, а также за счет того, что для металлизации используется заглаженная .с одной стороны бумага, и на эту сторону ва735195 5куумным испарением наносится металлизация; при этом даже и при повышенных на-пряженностях поля конденсатор имеет устойчивые потери малой величины, одновременно за счет ограничения толщины нанесенной испарением обкладки до 2 - 4 Ом наквадрат изготовляется хорошо самовосстанавливающийся (регенерирующийся конденсатор).Существенной предпосылкой является то,что нанесенный на пористый диэлектрик испарением в вакууме слой металлизации, покрывает диэлектрическую ленту не по всейширине, Чтобы обеспечить электрическуюпрочность и повысить сопротивление утечки с одной стороны ленты на участке 2 - 5 ммпо ширине составляется неметаллизированная полоса, что достигается одновременно 15с металлизацией,Сущность изобретения заключается в технологии пропитки, причем под пропи.койздесь понимается насыщение намсточныхсекций, изоляционной жидкостью (фиг. 3).Для пропитки необходимо специальнооформленное устройство, которое имеет соответствующую устойчивость и герметичность как против вакуума, так и против повышенного давления.Пропиточный состав запускается в на змоточные секции 7 под вакуумом от 10до 10 Торр, затем вакуум сменяется повышенным давлением от 3 до 8 атм. Чтобыдостичь соответствующего результата, вакуум и повышенное давление периодическиповторяются. Количество циклов повторе- зфния зависит от длины намотки по оси, идля каждого типа конденсатора количествои длительность периодов устанавливаетсяэкспериментально.Опыт показывает, что пропитка в центрифуге может также дать хорошие результаты, причем давление здесь получается засчет вращения и появляющихся при этомцентробежных или центростремительных сил,Соответствующий результат достигаетсяэкспериментально посредством применения 40вакуума и повышенного давления в повторяющихся циклах: для этой цели может применяться либо соответствующим образом выполненная пропиточная установка, либо центрифуга, либо комбинация того и другого,Можно получить полную пропитку нена-45бухающих плотных диэлектриков, но с равным успехом могут быть применены такжеслабо набухающие плотные диэлектрики,1В устройстве пористый диэлектрик 1 сос- ртоит из одного или нескольких слоев и выполняется из бумаги, которая в процессе про-"изводства насыщается жидким, при комнатной температуре, диэлектриком, например тминеральным маслом, силиконовым маслом,с и т. п,БДля пропитки подходит любая, изоляци-. онная жИдкость, которая относительно устойчива к действию электрических разрядоВ: 6На пористый диэлектрик 1 методом испарения наносится металлическая обкладка 2,основой которой в общем случае являетсяцинк или алюминий, и толщина этого слоя,определяемая так называемым сопротивлением в омах на квадрат, находится в пределах 2 - 4 Ома на квадрат, предпочтительно 3 - 3,5 Ома на квадрат. Этот параметр поддерживается в указанных пределах с цельюобеспечения самовосстановления (регенерации).Предложенное решение дает повышенную надежность закупорки конденсатора,пластмассовый профиль решает проблемуизоляции от корпуса. Тепло, выделяемое внамоточной секции за счет свободной циркуляции пропиточной жидкости, передаетсяна поверхность конденсатора с весьма малым перепадом температуры, за счет чегорабочую температуру конденсатора можноповысить на 5 - 8 С.Учитывая то, что конвекция тепла даетсущественно более высокий теплоотвод, притой же внутренней температуре обеспечивается работа с повышенной на 5 - 8 С наружной температурой. Обратное также справедливо: при той же внешней температуре внутренняя температура конденсатора на 5 - 8 Сниже, за счет чего срок службы конденсатора может быть существенно удлинен.Формула изобретения1.,Электрический конденсатор, содержащий металлизированную и фольговую обкладки и многослойный диэлектрик, отличающийся тем, что, с целью снижения потерьмногослойный диэлектрик выполнен в видеслоев пористого и сплошного диэлектрика,расположенных асимметрично, причем величины напряженности полей сплошного и пористого диэлектрика связаны следующим соотношениемВ,Е = 1 6 Е,где Е - напряженность поля сплошного ди.электрика,Ер - напряженность поля пористого диэлектрика,6 г - диэлектрическая проницаемостьсплошного диэлектрика,6 р - диэлектрическая проницаемостьпористого диэлектрика,1 - постбянный коэффициент в преде.лах от 5 до 1 О предпочтительно составляет 6 - 8, а слой пористого диэлектрика расположен между металлизированной и фольговой обкладками, с другой стороны которых размещены слои сплошного ди электрика.2. Конденсатор по п. 1, отличающийсяем, что металлизированная обкладка нанеена на слой пористого диэлектрика.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США3363156, кл. 317-259.2, Патент ФРГ1639212, 21 д 10/02.ЦНИИПИ Заказ 2176/59 Тираж 844 Подписное Филиал ППП сПатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4