DE1105519B - Electric capacitor with variable capacity, especially for industrial purposes - Google Patents

Electric capacitor with variable capacity, especially for industrial purposes

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DE1105519B
DE1105519B DEB45206A DEB0045206A DE1105519B DE 1105519 B DE1105519 B DE 1105519B DE B45206 A DEB45206 A DE B45206A DE B0045206 A DEB0045206 A DE B0045206A DE 1105519 B DE1105519 B DE 1105519B
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Medard Hinz
Dipl-Ing Karl-Heinz Weber
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BBC Brown Boveri France SA
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BBC Brown Boveri France SA
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-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

Description

Elektrischer Kondensator veränderbarer Kapazität, insbesondere für industrielle Zwecke Es sind Kondensatoren mit veränderbarer Kapazität bekannt, bei denen die eine Belegung des Kondensators fest und die andre beweglich angeordnet ist, so daß die beiden Belegungen mehr oder weniger miteinander in Wirkung gebracht werden können. Die Anordnung beweglicher Belegungen ist jedoch insbesondere bei größeren Kondensatoren mit einem erheblichen baulichen Aufwand verbunden, der die Herstellungskosten verteuert. Außerdem sind in Fällen, in denen die Kondensatoren irgendwelchen Erschütterungen ausgesetzt sind, Schwingungen bzw. Vibrationen der beweglichen Belegung möglich, wodurch sich unerwünschte, das einwandfreie Arbeitendes Kondensators störende Änderungen des Plattenabstandes ergeben.Electric capacitor of variable capacitance, especially for industrial purposes Capacitors with variable capacitance are known which one assignment of the capacitor is fixed and the other is movably arranged is, so that the two assignments more or less brought into effect with one another can be. However, the arrangement of movable assignments is particularly important in larger capacitors are associated with considerable construction costs, which the Manufacturing costs increased. Also, in cases where the capacitors are exposed to any shocks, oscillations or vibrations of the Movable occupancy possible, which undesirable, the proper working Condenser results in disturbing changes in the plate spacing.

Man sieht daher insbesondere bei industriellen Zwecken dienenden Kondensatoren aus Teilkondensatoren bestehende Kondensatorbatterien vor, deren Kapazitätsänderung zwecks Anpassung an einen sich ändernden Blindleistungsbedarf durch Ab- und Zuschalten der Teilkondensatoren bewirkt wird. Der Nachteil einer solchen Anordnung besteht einerseits darin, da,ß sie keine stetige Kapazitätsänderung ermöglicht und andererseits in der Notwendigkeit eine der Zahl der zu- und abzuschaltenden Einzelkondensatoren entsprechende Zahl von Schaltgeräten vorzusehen, wodurch die Anlage verteuert und störungsanfällig wird.One therefore sees capacitors for industrial purposes in particular capacitor banks consisting of partial capacitors, their change in capacitance for the purpose of adapting to a changing reactive power requirement by switching on and off the partial capacitors is effected. The disadvantage of such an arrangement is on the one hand because it does not allow a constant change in capacity and on the other hand if necessary, one of the number of individual capacitors to be switched on and off Provide a corresponding number of switching devices, making the system more expensive and becomes susceptible to failure.

Es sind auch elektrische Kondensatoren mit starren Elektroden bzw. Kondensatorplatten und einem flüssigen Dielektrikum bekannt, dessen Spiegelhöhe veränderbar ist, so daß entsprechend dem Maß, in welchem der Zwischenraum zwischen den Elektrodeze von dem Dielektrikum ausgefüllt wird, die Kapazität des Kondensators stufenlos verändert werden kann.There are also electrical capacitors with rigid electrodes or Capacitor plates and a liquid dielectric known whose mirror height is changeable, so that according to the extent to which the gap between the electrode is filled by the dielectric, the capacitance of the capacitor can be changed continuously.

Bei diesen bekannten Kondensatoren befindet sich in dem Raum über dem flüssigen Dielektrikum Luft, so daß dadurch die elektrische Durchschlagsfestigkeit der Kondensatoren und damit die Spannung, mit welcher sie betrieben werden können, begrenzt ist.These known capacitors are located in the space above the liquid dielectric air, so that thereby the electrical breakdown strength the capacitors and thus the voltage with which they can be operated, is limited.

Die Erfindung vermeidet die vorstehend aufgeführten Nachteile bei einem elektrischen Kondensator veränderbarer Kapazität, insbesondere für industrielle Zwecke, bei welchem der Raum zwischen starr miteinander verbundenen. Kondensatorplatten bis zu einer veränderbaren Höhe durch ein flüssiges Dielektrikum ausgefüllt ist, dadurch, daß sich im Kondensator über einem flüssigen Dielektrikum mit hoher Dielektrizitätskonstante ein zweites flüssiges. Dielektrikum mit geringerer Dichte und kleinerer Dielektrizitätskonstante befindet und die Kondensatorplatten sich innerhalb beider Dielektrika befinden, wobei das Verhältnis der Mengenanteile beider Dielektrika veränderbar ist.The invention avoids the disadvantages listed above an electrical capacitor of variable capacitance, especially for industrial Purposes in which the space between rigidly interconnected. Capacitor plates is filled with a liquid dielectric up to a variable height, in that there is a liquid dielectric with a high dielectric constant in the capacitor a second liquid. Dielectric with lower density and lower dielectric constant and the capacitor plates are inside both dielectrics, whereby the ratio of the proportions of the two dielectrics can be changed.

Als zweites flüssiges Dielektrikum mit kleinerer Dielektrizitätskonstante kann ein Dielektrikum relativ hoher dielektrischer Festigkeit, beispielsweise ein Leichtöl, gewählt werden. Dadurch ergibt sich eine erhebliche Erhöhung der Durchschlagsfestigkeit des Kondensators gegenüber solchen Anordnungen, bei denen nur ein. einziges flüssiges Dielektrikum mit veränderbarem Flüssigkeitsspiegel verwendet wird und bei denen. der Raum über diesem Dielektrikum mit Luft gefüllt ist. Der erfindungsgemäße Kondensator kann demzufolge mit wesentlich höheren Spannungen betrieben werden, wobei die Blindleistungsaufnahme mit dem Quadrat der Spannung wächst, so daß dieser Kondensator im Betrieb wesentlich wirtschaftlicher ist als vergleichbare bekannte Kondensatoren. Dabei kann durch entsprechende Auswahl der beiden Dielektrika hinsichtlich des Verhältnisses ihrer Dielektrizitätskonstanten und durch die erfindungsgemäße Veränderung der Wirkungsfläche der Kondensatorplatten in dem einen; und dem anderen Dielektrikum die Kapazität des Kondensators in einfacher Weise stufenlos geändert werden.As a second liquid dielectric with a lower dielectric constant can be a dielectric of relatively high dielectric strength, for example a Light oil, can be chosen. This results in a considerable increase in the dielectric strength of the capacitor compared to such arrangements in which only one. only liquid Dielectric with variable liquid level is used and where. the space above this dielectric is filled with air. The capacitor according to the invention can therefore be operated with significantly higher voltages, with the reactive power consumption grows with the square of the voltage, so that this capacitor is essential in operation is more economical than comparable known capacitors. It can go through appropriate selection of the two dielectrics with regard to the ratio of their Dielectric constant and the inventive change in the effective area the capacitor plates in one; and the other dielectric the capacitance of the capacitor can be changed continuously in a simple manner.

Als flüssiges Dielektrikum hoher Dielektrizitätskonstante kann beispielsweise Öl, Glyzerin, destilliertes Wasser oder auch ein Gemisch von destilliertem Wasser und Glyzerin verwendet werden. Auch Chlorderivate von Benzol und Diphenyl, z. B. Chlophen, können zu diesem Zweck verwendet werden. Erforderlichenfalls können die beispielsweise aus Aluminium bestehenden Kondensatorplatten zur Erhöhung der Durchschlagsfestigkeit in an sich bekannter Weise mit einem isolierenden Überzug, der beispielsweise aus einen Lack bestehen kann, versehen sein. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind im folgenden. an Hand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Der in der Zeichnung mit 1 bezeichnete Behälter enthält starr miteinander verbundene Kondensatorplatten 2. Mit 3 ist das flüssige Dielektrikum hoher Dielektrizitätskonstante und mit 4 das sich über diesem befindliche Dielektrikum mit geringerer Dichte und kleinerer Dielektrizitätskonstante bezeichnet. Der Behälter 1 ist über die Leitung 6, 7 und die Leitung 9 mit einem Vorratsbehälter 8 verbunden, wobei die Leitung 6, 7 in den unteren und die-, Leitung 9 in den oberen Teil der als geschlossene Gefäße ausgebildeten Behälter münden.As a liquid dielectric with a high dielectric constant, for example Oil, glycerine, distilled water or a mixture of distilled water and glycerin can be used. Chlorine derivatives of benzene and diphenyl, e.g. B. Chlophen, can be used for this purpose. If necessary, the For example, capacitor plates made of aluminum to increase the dielectric strength in a known manner with an insulating coating, for example from a varnish can be provided. Further details and advantages of the invention are in the following. described on the basis of an exemplary embodiment. Of the in the drawing with 1 designated container contains rigidly interconnected Capacitor plates 2. With 3 is the liquid dielectric high dielectric constant and with 4 the dielectric with lower density and located above it smaller dielectric constant. The container 1 is on the line 6, 7 and the line 9 connected to a storage container 8, the line 6, 7 in the lower and the, line 9 in the upper part of the as closed Vessels open out into containers.

In dem Vorratsbehälter 8 befindet sich ebenfalls eine gewisse eienge des Dielektrikums 3 hoher Dielektrizitätskonstante, wobei der über diesem Dielektrikum liegende Raum des Vorratsbehälters Dielektrikum 4 kleinerer Diele-ktrizitätskonstante. enthält. Wie die Zeichnung erkennen läßt, werden die beiden Behälter 1, 8 dabei ganz durch die Dielektrika ausgefüllt, so daß die Konde:nsatorplatten im Behälter 1 sich stets vollständig innerhalb der beiden Dielektrika befinden.There is also a certain amount of space in the storage container 8 of the dielectric 3 high dielectric constant, the above this dielectric Lying space of the storage container dielectric 4 smaller floor board ktritätskonstant. contains. As the drawing shows, the two containers 1, 8 are thereby completely filled by the dielectrics, so that the condenser plates in the container 1 are always completely within the two dielectrics.

Die Änderung des Verhältnisses der Mengenanteile beider Dielektrika in den, Behältern 1, 8 erfolgt mittels eines in der Leitung 6, 7 liegenden, in seiner Förderrichtung umkehrbaren Pumpenaggregates 5 so, da.ß beim Arbeiten der Pumpe; 5 außer dem Dielektrikum 3 auch das Dielektrikum 4 (das letztere in umgekehrter Richtung) von einem Behälter in den anderen gefördert wird.The change in the ratio of the proportions of the two dielectrics in the, containers 1, 8 takes place by means of a lying in the line 6, 7, in his Direction of delivery reversible pump unit 5 so that when the pump is working; 5 in addition to the dielectric 3 also the dielectric 4 (the latter in reverse Direction) is conveyed from one container to the other.

Der erfindungsgemäße Kondensator kann auf Grund der stufenlosen Veränderbarkeit seiner Kapazität mit besonderem Vorteil bei Anlagen verwendet werden, bei denen der eine stetige bzw. ständige und dabei genaue Anpassung an sich ändernde Betriebsbedingungen, beispielsweise an einen sich ändernden Blindleistungsbedarf eines technischen Induktionsgerätes gefordert wird. Die Steuerung der Vorrichtung zur Änderung des Mengenverhältnisses der beiden flüssigen Dielektrika im Kondensator kann entweder von Hand oder auch durch eine Regeleinrichtung erfolgen.The capacitor according to the invention can due to the infinitely variable variability its capacity can be used with particular advantage in systems in which a constant or constant and at the same time precise adaptation to changing operating conditions, for example, to a changing reactive power requirement of a technical induction device is required. The control of the device for changing the quantity ratio The two liquid dielectrics in the capacitor can either be done by hand or also take place by a control device.

Erforderlichenfalls können, wenn dies zur Erhaltung der Reinheit des flüssigen Dielektrikums notwendig erscheint, die zwischen den einzelnen Behältern vorgesehenen Verbindungsleitungen als Kunststoffleitungen ausgeführt werden bzw. kann zur Förderung des Dielektrikums eine Kunststoffmembranpumpe dienen. Auch die Einschaltung von Filtern kann zweckmäßig sein.If necessary, if this is to maintain the purity of the liquid dielectric appears necessary between the individual containers the connecting lines provided are designed as plastic lines or A plastic diaphragm pump can be used to convey the dielectric. Also the Switching on filters can be useful.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Es sind hiervon Abänderungen vor allem baulicher Art denkbar.The invention is not restricted to the exemplary embodiment described. Changes to this are conceivable, primarily of a structural nature.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Elektrischer Kondensator veränderbarer Kapazität, insbesondere für industrielle Zwecke, bei welchem der Raum zwischen starr miteinander verbundenen Kondensatorplatten bis zu einer veränderbaren Höhe durch ein flüssiges Dielektrikum ausgefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Kondensator über einem flüssigen Dielektrikum (3) mit hoher Dielektrizitätskonstante ein zweites flüssiges Dielektrikum (4) mit geringerer Dichte und kleinerer Dielektrizitätskonstante befindet und die Kondensatorplatten (2) sich innerhalb beider Dielektrika befinden, wobei das Verhältnis der Mengenanteile beider Dielektrika veränderbar ist. PATENT CLAIMS: 1. Electrical capacitor of variable capacitance, especially for industrial purposes, in which the space between rigidly interconnected capacitor plates is filled up to a variable height by a liquid dielectric, characterized in that in the capacitor a liquid dielectric (3) with high dielectric constant, a second liquid dielectric (4) with a lower density and lower dielectric constant is located and the capacitor plates (2) are located within both dielectrics, the ratio of the proportions of the two dielectrics being variable. 2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da,ß die Kondensatorplatten (2) in bekannter Weise mit einem isolierenden Überzug, beispielsweise aus einem Isolierlack, versehen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 938 682; britische Patentschriften Nr. 243 318, 626 217; USA.-Patentschriften Nr. 2 091616, 2 582 399, 2 599 583, 2 622 442, 2 752 543, 2 754 457.2. Capacitor according to claim 1, characterized in that ß the capacitor plates (2) are provided in a known manner with an insulating coating, for example made of an insulating varnish. Documents considered: French Patent No. 938 682; British Patent Nos. 243 318, 626 217; U.S. Patent Nos. 2,091,616, 2,582,399, 2,599,583, 2,622,442, 2,752,543, 2,754,457.
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