Starkstromkondensator

Starkstrom-Leistungskondensator im Rundbecher

Starkstrom-Leistungskondensator in einem quaderförmigen Gehäuse

Leistungskondensatoren sind elektrische Kondensatoren, die sowohl in der elektrischen Energietechnik und der Leistungselektronik als auch in der Hochfrequenztechnik und der Hochspannungstechnik Verwendung finden. Zu den Leistungskondensatoren werden die sogenannten Starkstromkondensatoren, die Keramik-Leistungskondensatoren, die Vakuumkondensatoren und die SF₆-Schutzgaskondensatoren gezählt.

Allgemeines

Leistungskondensatoren sind so aufgebaut, dass sie eine höhere elektrische Leistung und meist auch eine höhere elektrische Spannung verkraften können. Diese höhere elektrische Leistung und auch die höhere Spannungsfestigkeit sind nicht eindeutig definierbar. Im deutschen Sprachraum ist die Zuordnung aus historischer Sicht durch die Anwendung der Kondensatoren in der Elektrik, der Starkstromtechnik, der Hochspannungs- und der Hochfrequenztechnik zu erklären. Aus diesen Anwendungsbereichen ergibt sich eine nicht exakt definierbare untere Leistungsgrenze für Leistungskondensatoren bei einer Blindleistung von etwa 200 VA, zum Beispiel bei den Blindstrom-Kompensationskondensatoren für Leuchtstofflampen-Anwendungen oder für keramische Hochfrequenzkondensatoren für Sender kleinerer Leistung. Die obere Leistungsgrenze von Leistungskondensatoren wird durch die Applikation bestimmt. Für Oberwellenfilterung in Hochspannungsnetzen liegt hier beispielsweise die maximal benötigte Spannungsfestigkeit bei etwa 200 kV. Im Betrieb von Hochleistungssendern können hochfrequente Wechselströme bis zu 1000 A auftreten. Die Beherrschung solcher Obergrenzen ist entweder durch Zusammenschaltung mehrerer Einzelkondensatoren in größeren, quaderförmigen Gehäusen oder durch Wahl einer anderen Kondensatortechnologie möglich.

Die Applikation bestimmt weitgehend den konstruktiven Aufbau der Leistungskondensatoren. Für den niederfrequenten Wechselspannungs- oder Gleichspannungsbetrieb und den Impuls-Gleichspannungsbetrieb in elektrischen Anlagen werden Starkstromkondensatoren eingesetzt. Das sind Metallpapier- oder Polypropylen-Kunststoff-Folienkondensatoren mit gewickelten Elektroden, eingebaut in großen, runden Bechern. Mehrere Rundbecher können in quaderförmigen Gehäusen zusammengefasst werden. Hier gibt es allerdings Überschneidungen, die aus dem sich ausweitenden Bereich der industriellen Leistungselektronik ergeben. Bei kleineren und mittleren Leistungen werden die Starkstromkondensatoren ergänzt durch kleinere, runde oder quaderförmige Kunststoff-Folienkondenstoren, wie sie aus der Elektronik bekannt sind. Für Gleichspannungsanwendungen kommen allerdings neben Folienkondensatoren auch große Aluminium-Elektrolytkondensatoren zum Einsatz, wenn sie beispielsweise als Stütz- oder Zwischenspeicherkondensatoren (DC-Link-Kondensatoren) größere elektrische Leistungen für unterbrechungsfreie Stromversorgungen oder Frequenzumformer speichern.

Für den Betrieb in der Hochfrequenztechnik werden dahingegen Keramikkondensatoren, meist in sehr speziellen Bauformen, sowie Vakuumkondensatoren und SF₆-Schutzgaskondensatoren eingesetzt. Sie werden in LC-Schwingkreisen zur Erzeugung von hohen Frequenzen für große Sendeleistungen in der Sendetechnik, der Radartechnik, in der Schweißtechnik zum Verschweißen von Kunststoffen und in HF-Erwärmungsanlagen eingesetzt. SF₆Schutzgaskondensatoren dienen auch als Hochspannungskondensatoren in Spannungsteilern zur präzisen Messung von Hochspannungen oder als Brückenkondensator zur Messung von Kapazitäten und Verlustfaktoren in Hochspannungsanlagen.

Starkstromkondensatoren

Zwei mit Metallfolien belegte Papierfolien entsprechender Breite, die mit einer weiteren Papierfolie zu einem Wickel aufgerollt, mit einem Isolieröl imprägniert und in einem Becher mit Löt- oder Schraubanschlüssen eingebaut wurden, die „Papierkondensatoren“, waren die ersten industriell hergestellten „Leistungskondensatoren“. Später wurden die Metallfolien durch Metallschichten ersetzt, die auf das Papier aufgedampft wurden. Diese „Metallpapier-Kondensatoren“ (MP-Kondensatoren) haben selbstheilende Eigenschaften, weil bei einem Durchschlag das Material rund um die Durchschlagsstelle verdampft, der Grund des Durchschlages damit beseitigt wird und die Fehlstelle sozusagen „geheilt“ wird.

Aufbau von Starkstromkondensatoren unter Verwendung von Papier im Wickel und deren gebräuchliche Kurzbezeichnung

MP-Kondensator, Papierkondensator mit einseitig metallisiertem Papier, Wickel imprägniert mit Isolieröl

MPK-Kondensator, Kondensator mit Mischdielektrikum Papier und Polypropylen, mit einseitig metallisiertem Papier als Elektrodenträger, Wickel imprägniert mit Isolieröl

MKV-Kondensator, Polypropylenkondensator mit zweiseitig metallisiertem Papier als Elektrodenträger, (Papier ist feldfrei) Wickel imprägniert mit Isolieröl

Diese Leistungskondensatoren , die sogenannten Starkstromkondensatoren, wurden in der elektrischen Starkstromtechnik für niederfrequente Wechselspannungs- oder Gleichspannungsanwendungen sowie für Impuls-Gleichspannungsanwendungen benötigt. Daneben wurden MP-Kondensatoren in elektrischen Geräten und Anlagen zur Blindstromkompensation für Leuchtstofflampen-Anwendungen als eingesetzt. Der Zellstoff Papier hat eine Durchschlagsfestigkeit von etwa 100 V/µm, bei 50 Hz einen Verlustfaktor von etwa 70 • 10-4 und eine Isolations-Zeitkonstante von etwa 1000 s. Papier ist polar und stark hygroskopisch. Vor dem Einbau in den Becher muss deshalb dem Wickel in einer Vakuumtrocknungsanlage die Feuchtigkeit entzogen werden. Zur Verminderung der Feuchteempfindlichkeit und zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit wird der Kondensatorwickel außerdem mit einem Isolieröl imprägniert. Bis 1984 wurden hierzu auch polychlorierte Biphenyle (PCB) zum Tränken des Papiers eingesetzt. ((↑ PCB-Merkblatt des Zentralverband Elektro- und Elektronikindustrie e.V. (ZVEI) )) Nach 1984 sind alle Isolieröle für MP-Kondensatoren frei von PCB-haltigen Chemikalien.

Aufbau von Starkstromkondensatoren mit Polypropylenfolien im Wickel und deren gebräuchliche Kurzbezeichnung

MKP-Kondensator, auch MKK-Kondensator, Polypropylenkondensator mit einseitig metallisierten Polypropylenfolien, Wickel nicht imprägniert (Trocken)

KP-Kondensator, Polypropylenkondensator mit Metallbelägen, Wickel nicht imprägniert (Trocken)

Mit der Entwicklung von Kunststoffen in der organischen Chemie begann die Kondensatorindustrie, nach dem Zweiten Weltkrieg das Papier in den Papierkondensatoren durch dünnere und spannungsfestere Kunststofffolien zu ersetzen. Die Kunststoffe Polyester (PET) und Polypropylen (PP) beispielsweise wurden zu Beginn der 1950er Jahre erstmals in großen Mengen hergestellt. Polypropylen hat eine Durchschlagsfestigkeit von etwa 650 V/µm, bei 50 Hz einen Verlustfaktor von etwa 1 bis 5 • 10-4 , eine Isolations-Zeitkonstante von etwa 100 000 s und ist so gut wie nicht hygroskopisch. Vor allem wegen des sehr viel kleineren Verlustfaktors, der bei den hohen Betriebsströmen, die über die Leistungskondensatoren fließen, zur Erwärmung des Kondensators führt, haben sich deshalb Polypropylenfolien im Bereich der Leistungskondensatoren durchgesetzt. Reine MP-Kondensatoren sind deshalb heute nur noch in Funkentstörkondensatoren und in preiswerten Ausführungen mit hinreichendem Platzangebot zu finden. Es finden sich aber aus Kostengründen, Papier ist preiswerter als Polypropylen, Varianten mit gemischtem Aufbau bei den Leistungskondensatoren. Bekannt sind hier die MKV-Kondensatoren. In diesen Kondensatoren besteht der Wickel aus zwei beidseitig beschichteten Papierfolien die durch eine Polypropylenfolie als Dielektrikum voneinander getrennt sind. Die Papierfolie ist feldfrei und dient nur als Träger der metallischen Elektroden.

Besonderheiten bei Starkstromkondensatoren

Heutzutage werden wegen der wesentlich besseren elektrischen und thermischen Eigenschaften sowie wegen der geringeren Feuchteempfindlichkeit die Starkstromkondensatoren überwiegend mit Polypropylenfolien als Dielektrikum verwendet. Gefertigt werden solche Kondensatoren meist in Form gewickelter Folien, stirnflächig kontaktiert und in große Rundbecher eingebaut. Als Besonderheit ist dabei die Kontaktierung des Wickels zu den Anschlussbolzen zu betrachten, die oft in Form eines gespannten Drahtes ausgeführt ist, der bei eventuell im Becher auftretendem Überdruck reißt und damit den Kondensator vom Netz trennt.

Aufbau eines Starkstromkondensators mit Sollbruchstelle in dem internen Anschluss, die bei Fehlverhalten des Kondensators durch den entstehenden Gasdruck die Verbindung trennt

Für sehr hohe Leistungen oder für sehr hohe Spannungen können Starkstromkondensatoren unter Umständen recht große Abmessungen aufweisen. Mehrere große Rundbecherkondensatoren werden dann gemeinsam in einem quaderförmigen Gehäuse eingebaut, zusammengeschaltet und im Gehäuse z. B. durch Verguss mechanisch fixiert. Die Anschlüsse solcher Kondensatoren, speziell bei hohen Spannungen, müssen wegen der Kriechspannung hinreichend lange Wege auf der Oberfläche aufweisen. Deshalb haben Starkstromkondensatoren oft Anschlüsse mit einer gewellten Keramikoberfläche.

Sicherheitsregeln für Starkstromkondensatoren

Starkstromkondensatoren speichern elektrische Energie, oft mit sehr hoher Spannung. Sie haben eine recht geringe Selbstentladung und können auch nach dem Abschalten noch über längere Zeit mit lebensgefährlich hohen Spannungen geladen sein. Dies gilt natürlich auch für alle Baueile und Geräte, die leitend mit dem Kondensator verbunden sind. Deshalb unterliegen Starkstromkondensatoren und Anlagen, in denen diese Kondensatoren enthalten sind, besondere sicherheitstechnische Regeln und Bedingungen. Sie müssen den gültigen Vorschriften der VDE entsprechen, die in mehreren Teilen der DIN-VDE-Normen 0560, siehe DIN-VDE-Normen Teil 5, festgelegt sind.

Starkstrom-Leistungskondensatoren werden in mehreren, völlig unterschiedlichen Anwendungen eingesetzt.

Applikationen von Starkstromkondensatoren

Blindstromkompensation

Innenansicht eines Schaltschrankes zur Blindleistungskompensation (PFC), 75 kvar, die Kondensatoren befinden sich im unteren Teil des Schaltschrankes

Blindstrom-Kompensationskondensatoren sind Wechselspannungskondensatoren, die parallel zum Verbraucher geschaltet werden, um als Phasenschieberkondensatoren eine Verbesserung des Leistungsfaktors cos φ (Blindleistungskompensation) zu erreichen. Sie werden in Niederstromanlagen zur Kompensation des induktiven Blindstromes, hervorgerufen durch die Zündspule, für den Betrieb von Leuchtstofflampen, Halogen- und Natriumdampflampen und Quecksilber-Hochdrucklampen eingesetzt. Außerdem werden Blindstrom-Kompensationskondensatoren in Starkstromanlagen, z. B. in Bahnenantrieben und in induktiven Schmelzöfen der Metallindustrie benötigt.

Blindstrom-Kompensationskondensatoren sind meist gewickelte metallisierte Kunststoff-Folienkondensatoren mit imprägniertem Papier (MKP-Kondensator) oder Polypropylen als Dielektrikum. Für Anlagen mit höherer Strombelastung werden die Elektroden der Kondensatoren auch als Metallfolienbeläge ausgebildet. Die Blindstrom-Kompensationskondensatoren können in Starkstromanlagen beträchtliche Abmessungen erreichen.

Bedämpfungskondensator

Bedämpfungskondensatoren, für mittlere Strombelastungen auch Snubberkondensatoren genannt, sind Wechselspannungskondensatoren, die mit einem Widerstand in Reihe parallel zu Halbleiterbauelementen geschaltet werden, um an diesen unerwünschte induktive Spannungsspitzen zu unterdrücken oder zu dämpfen, die beim Abschalten der Leistungshalbleiter (z. B. Thyristor, Triac oder IGBT’s) durch den sogenannten Trägerstaueffekt entstehen. Haupteigenschaften aller Bedämpfungskondensatoren sind hohe Spannungsfestigkeit und große Spitzenstrombelastbarkeit. In relativ kleineren Strombelastungen werden Bedämpfungskondensatoren auch als RC-Glied mit Widerstand und Kondensator in einem Gehäuse verwendet.

Für mittlere Strombelastungen als Snubberkondensatoren sind sie häufig mit speziell geformten Anschlüssen zur Verbesserung der Spitzenstrombelastbarkeit versehen. Ausführungsformen von Bedämpfungskondensatoren für höchste Strombelastungen können recht große Abmessungen erreichen und sind spannungsfest bis hin zu 10 kV.

Bedämpfungskondensatoren sind heutzutage meist gewickelte metallisierte oder mit Metallfolienbelägen versehene Kunststoff-Folienkondensatoren mit Polypropylen als Dielektrikum.

Stoß- oder Impulskondensator

Stoß- oder Impulskondensatoren sind Gleichspannungs-Kondensatoren und dienen der Aufnahme oder Abgabe eines starken, meist sehr kurzen aber energiereichen Stromstoßes.

Die kurzzeitigen Lade- oder Entladvorgänge geeignete Anschlussquerschnitte um die hohen Ströme verlustarm fließen zu lassen und sie erfordern eine geringe Eigeninduktivität, so dass die inneren Strompfade entsprechend ausgelegt sein müssen, teilweise sind koaxiale Anschlüsse notwendig.

Stoß- oder Impulskondensatoren werden in verschiedenen Bereichen der Forschung und Technik zur Erzeugung von starken Magnetfeldern in der Plasmaforschung und der Kernfusion, zur Erzeugung von energiereichen Licht- oder Röntgenblitze, in Kabelfehler-Ortungsgeräten und in Impuls-Schweißmaschinen benötigt.

Stoß- oder Impulskondensatoren sind gewickelte metallisierte Folienkondensatoren mit imprägniertem Papier (MKP-Kondensator) oder Polypropylen als Dielektrikum.

Stützkondensator

Stützkondensatoren (auch Zwischenkreiskondensatoren genannt) sind Gleichspannungs-Glättungskondensatoren hinter einer Wechselspannungs-Gleichrichtung, die den gleichgerichteten Wechselstrom glätten und die die bei periodischem Spitzenstrombedarf kurzzeitig hohe Ströme abgeben können und so ein Gleichspannungsnetz oder –verbraucher unterstützen. Gleichzeitig filtern bzw. sieben Stützkondensatoren auch die Wechselströme, die im Zwischenkreis fließen, gegen Masse ab. Stützkondensatoren werden in vielen industriellen Anlagen, z. B. bei Frequenzumformern und Stell-Antrieben benötigt.

Stützkondensatoren können gewickelte metallisierte Folienkondensatoren mit imprägniertem Papier (MKP-Kondensator) oder Polypropylen als Dielektrikum oder große Aluminium-Elektrolytkondensatoren sein.

Motorkondensator

Elektrische Motoren benötigen ein Drehfeld um gestartet und betrieben werden zu können. Ein einphasiges Wechselstromnetz hat aber kein Drehfeld. In solch einem Wechselstromnetz kann aber mit Hilfe eines Kondensators, der für eine Phasenverschiebung sorgt, über eine so genannte Hilfsphase ein elektrisches Drehfeld erzeugt werden. Dazu wird eine der beiden Statorwicklungen des Kondensatormotors direkt aus dem Wechselstromnetz versorgt, während zur zweiten Wicklung ein Kondensator in Reihe geschaltet wird. Die mit dem Kondensator geschaffenen Phasenverschiebung erzeugt in der Wicklung der Hilfsphase ein phasenverschobenes Feld, das zusammen mit dem Hauptfeld der Hauptphase ein Drehfeld ergibt.

Bei den Kondensatoren für diese Applikationen werden Motor-Anlauf- und Motor- Betriebskondensatoren unterschieden.

Anschlussschema des Kondenstors an die Hifsphase des Kondensatormotors

Motor-Anlaufkondensatoren werden für den Hochlauf kleinerer Asynchronmotoren mit Hilfsphase benötigt. Dreht sich der Motor erst einmal dann sorgt das Schwungmoment des Rotors mit dem wechselnden Feld des Wechselstromes für den konstanten Weiterlauf. Hierzu werden üblicherweise bipolare Aluminium-Elektrolytkondensatoren mit flüssigem Elektrolyten eingesetzt, die kurzzeitig an Wechselspannung gelegt werden können. Sie müssen nach dem Hochlauf abgeschaltet werden. Bei Nichtabschaltung des Elektrolytkondensators besteht Explosionsgefahr.

Motor-Betriebskondensatoren dahingegen bleiben ständig am Netz. Sie werden beispielsweise für Drehstrom-Asynchronmotoren, die für den Betrieb an einem einphasigen Wechselstromnetz vorgesehen sind, benötigt. Sie müssen für eine dauernde Belastung mit einer Wechselspannung und des damit verbundenen Wechselstromes ausgelegt sein. Preiswerte Motor-Betriebskondensatoren sind Metallpapierkondensatoren (MP-Kondensatoren), die allerdings wegen der relativ hohen elektrischen Verluste des Papier-Dielektrikums zu größeren Baugrößen führen. Für höhere Motorleistungen kommen Polypropylen-Folienkondensatoren zum Einsatz.

Anschlußschema von Motor-Betriebskondensatoren in Steinmetzschaltungen

Dreieckschaltung	Sternschaltung	Halbsternschaltung

Hochfrequenz- und Hochspannungs-Leistungskondensatoren

Hochfrequenz-Leistungskondensatoren sind Kondensatoren, meist mit größeren Abmessungen, die in Hochfrequenzanwendungen für Nennspannungen über 1 kV und Blindleistungen über 200 VA ausgelegt sind. Sie werden eingesetzt in LC-Schwingkreisen zur Erzeugung von hohen Frequenzen für große Sendeleistungen in der Sendertechnik, der Radartechnik, in der Schweißtechnik zum Verschweißen von Kunststoffen und in HF-Erwärmungsanlagen. Hochspannungs-Leistungskondensatoren werden in Hochspannungsanlagen, z. B. in Hochspannungs-Impulsabsorbern und in Spannungsteilern zur präzisen Messung von Hochspannungen oder als Brückenkondensator zur Messung von Kapazitäten und Verlustfaktoren in Hochspannungsanlagen eingesetzt. Zu diesen Leistungskondensatoren zählen Keramik-Leistungskondensatoren, Vakuumkondensatoren und SF₆Schutzgaskondensatoren.

Keramik-Leistungskondensatoren

Hochspannungs-Scheibenkondensator.

Keramik-Wulstrandkondensator.

Keramik-Tonnenkondensator.

Keramik-Leistungskondensatoren in einem Rundfunksender

Keramik-Leistungskondensatoren aus den paraelektrischen Klasse-1-Keramiken besitzen eine feldstärkeunabhängige Dielektrizitätszahl und einen präzise herstellbaren Temperaturverlauf der Kapazität, der der jeweiligen Anwendung entsprechend gewählt werden kann. Diese Eigenschaft verbunden geringen elektrischen Verlusten, die sich in einer hohen Güte Q widerspiegeln, machen Keramik-Leistungskondensatoren geeignet für temperaturkompensierte LC-Schwingkreise mit höherer Leistung zur Erzeugung von hohen Frequenzen bei großer Sendeleistung in der Sendetechnik, der Radartechnik, in der Schweißtechnik zum Verschweißen von Kunststoffen und in HF-Erwärmungsanlagen und in Induktionsöfen. Für Anwendungen, in denen höhere Kapazitätswerte erforderlich sind, z. B. in Hochspannungsanlagen und in Spannungsverdopplern für Hochspannungs-Messgeräte, werden auch Klasse-2-Keramiken verwendet. Keramische Materialien sind außerdem vor dem Brennen leicht formbar. Damit lassen sich die oftmals sehr speziellen Bauformen, die sich aus der jeweiligen Applikation ergeben, präzise herstellen. Ringförmige Wülste am Rand dieser Kondensatoren erhöhen die Kriechwege für hohe Spannungen und vergrößern die Oberfläche zur besseren Ableitung der Verlustwärme bei hoher Strombelastung. Für extrem hohe Verlustleistungen können topfförmige Kondensatoren auch für eine Wasserkühlung hergestellt werden. Keramik-Leistungskondensatoren werden je nach Anforderung sowohl aus Klasse-1- als auch aus Klasse-2-Keramiken für hohe Spannungen im Bereich von 2 kV bis zu 100 kV hergestellt. ^[1]. Hergestellt werden Keramik-Leistungskondensatoren u. a. von den Herstellern: ^[2], ^[3], ^[4], ^[5]

Vakuumkondensatoren

Vakuumkondensatoren

Vakuumkondensator mit Glasgehäuse

Aufgesägter Vakuumkondensator mit fester Kapazität mit Blick auf die zylinderförmigen Elektroden

Variabler Vakuumkondensator mit Glasumhüllung und Hinweise zum inneren Aufbau

Ein Vakuumkondensator ist ein elektrischer Kondensator in dem ein Hochvakuum mit einem Gasdruck von etwa 10−7 Torr bzw. 1,33•10−7 mbar als Dielektrikum verwendet wird. Der geringe Gasdruck des Vakuums reduziert die Wahrscheinlichkeit für eine Stoßionisation der Luftmoleküle (Lawineneffekt) quadratisch mit dem fallenden Luftdruck. Daraus resultiert die sehr hohe Spannungsfestigkeit von Kondensatoren mit einem Vakuumdielektrikum. Sie liegt je nach Gasdruck zwischen 20 und 500 kV/mm, wird im Mittel mit etwa 40 kV/mm angegeben und ist damit etwa zehnfach höher als bei Kondensatoren mit einem Luftdielektrikum bei normalem Luftdruck. ^[6]

Vakuumkondensatoren werden benötigt in Hochfrequenzsendern als Schwingkreiskondensatoren sowie in Applikationen, in denen hohe Spannungen auftreten, z. B. in Leistungs-LC-Schwingkreisen für Radio- und Fernsehsender und in HF-Verstärkernlagen, in Magnetrons zur Pulsformung im Ausgangskreis, in Hochfrequenz-Schweissgeräten und Hochfrequenz-Trocknungsanlagen, in Plasmabeschichtungs- und Plasmaätzanlagen in der Halbleiterindustrie und in Kernspinresonanzgeräten (MRI) als nichtmagnetisierbare Kondensatoren. Diese Anwendungen erfordern eine sehr hohe Spannungsfestigkeit und eine extrem hohen Strombelastbarkeit der Kondensatoren. Es werden Vakuumkondensatoren mit Spannungsfestigkeiten bis zu 90 kV und Strombelastbarkeiten bis zu 1000 A hergestellt. Angeboten werden Vakuumkondensatoren u. a. von den Herstellern: ^{[7] [8] [9] [10] [11]}

Hauptvorteil von Vakuumkondensatoren verglichen mit Keramik-Leistungskondensatoren, die mit gleichen Leistungsdaten spezifiziert sind, sind die kleineren Abmessungen, die deutlich niedrigeren internen ohmschen Verluste, was als besserer Gütefaktor Q zum Ausdruck kommt, und die höhere Strombelastbarkeit der Kondensatoren. Vakuumkondensatoren sind außerdem selbstheilend. Das heißt, sie können zeitweilige Überspannungen und Überlasten, die andere Kondensatoren zerstören würden, problemlos verkraften. Vakuumkondensatoren werden in zwei Bauweisen hergestellt, als Festkondensatoren mit einem festen Kapazitätswert und als variable Kondensatoren, den "variablen Vakuumkondensatoren", deren jeweilige Kapazität in definierten Grenzen mechanisch stufenlos einstellbar ist. Die Einstellung der variablen Vakuumkondensatoren, die häufig während des Sendebetriebes erforderlich ist, erfolgt meist über einen gesteuerten Motorantrieb.

Vakuumkondensatoren bestehen aus zwei konzentrischen angeordneten zylinderförmiger Elektroden mit meist mehreren, auf einer Grundplatte montierten Zylindern. Diese Zylinderelektroden sind bei Kondensatoren mit festem Kapazitätswert konzentrisch, ohne sich zu berühren, ineinander geschoben. Bei Vakuumkondensatoren mit einstellbarem Kapazitätswert wird eine zylinderförmige Rotorelektrode konzentrisch in eine Statorelektrode hineingedreht. Durch die zylinderförmige Bauweise der Elektroden wird eine maximale Volumenausnutzung des ebenfalls runden, hermetisch abdichtenden Gehäuses erreicht. Als Material des umgebenden Gehäuses wird Glas oder eine spezielle Keramik verwendet. Der Kondensator wird, ähnlich wie in der Röhrentechnik üblich, mit geeigneten Pumpen evakuiert und verschlossen.

SF₆-Schutzgaskondensatoren

Eine den Vakuumkondensatoren sehr ähnliche Konstruktion besitzen die SF₆-Schutzgaskondensatoren. Diese Kondensatoren besitzen aber anstelle eines Vakuums ein inertes Gas, Schwefelhexafluorid, SF₆, mit einem Gasdruck von 3 bar bis 7 bar als Dielektrikum. Schwefelhexafluorid ist eine anorganische Verbindung aus den Elementen Schwefel und Fluor. Es hat eine etwa fünfmal höhere Dichte als Luft. Wegen seiner hohen Dichte, der hohen Ionisierungsenergie und der Eigenschaft freie Elektronen zu binden, wird Schwefelhexafluorid als Isoliergas in der Mittel- und Hochspannungstechnik eingesetzt.

SF₆-Schutzgaskondensatoren werden in zwei Bauweisen hergestellt, als Festkondensatoren mit einem festen Kapazitätswert und als variable Kondensatoren, den "variablen SF₆-Schutzgaskondensatoren ", deren jeweilige Kapazität in definierten Grenzen mechanisch stufenlos einstellbar ist. Die Einstellung der variablen SF₆-Schutzgaskondensatoren, die häufig während des Sendebetriebes erforderlich ist, erfolgt meist über einen gesteuerten Motorantrieb.

Die SF₆-Schutzgaskondensatoren werden in Mittelwellen- und Langwellensendern zur Korrektur der Senderfrequenz eingesetzt. Sie haben einstellbare maximale Kapazitätsbereiche von 50 bis 5000 pF, können mit Prüfspannungen bis zu 80 kV betrieben werden und Ströme bis 800 A tragen. Hergestellt werden SF₆Schutzgaskondensatoren für LC-Kreise von der WVS-Technologie. ^[12]

Eine weitere Anwendung finden SF₆Schutzgaskondensatoren in Spannungsteilern zur präzisen Messung von Hochspannungen oder als Brückenkondensator zur Messung von Kapazitäten und Verlustfaktoren in Hochspannungsanlagen. Diese Kondensatoren werden mit Kapazitätswerten bis 100 pF und mit Spannungsfestigkeiten bis 800 kV angeboten. Hersteller sind u. a. ^[13], ^[14], ^[15]

Hersteller und Produkte

Eine Übersicht über die Produktspektren weltweit operierender Hersteller von Leistungskondensatoren (ohne Vakuum- und Schutzgaskondensatoren, Stand Juli 2008) gibt die folgende Tabelle:

Produktprogramme der weltweit größten Hersteller von Leistungskondensatoren

Hersteller	Verfügbare Ausführungen
	Snubber-, Impuls- Konden- satoren	Leuchten- Konden- satoren	Motor- betriebs- Konden- satoren	DC-Link PFC- Konden- satoren	1-Phasen AC- Konden- satoren	3-Phasen AC- Konden- satoren	HF- Keramik- Konden- satoren
ABB[16]	–	–	–	X	X	X	–
Advanced Components[17]	X	–	–	X	X	–	–
AVX/Kyocera Ltd.[18]	–	–	–	X	–	–	X
Aerovox [19]	–	X	X	X	X	X	–
Amber Capacitors [20]	–	X	X	–	X	–	–
CSI Capacitors [21]	X	–	–	X	X	–	–
Condensator-Dominit[22]	–	–	–	–	x	x	-
Dearborne[23]	–	–	–	–	–	–	X
DUCATI Energia SPA [24]	–	X	X	X	X	X	–
Electrocube[25]	X	–	X	–	X	–	–
Epcos[26]	X	X	X	X	X	X	–
FACON SPA[27]	–	–	X	X	X	–	–
FRAKO[28]	–	–	–	X	X	X	–
GE Capacitors [29]	X	–	–	X	X	X	–
HIGH ENERGY Corp..[30]	X	–	–	X	X	–	–
ICAR[31]	–	–	–	X	X	X	–
Johnson & Phillips Capacitors[32]	–	–	–	–	X	X	–
KBR GmbH[33]	–	–	–	–	-	X	–
Morgan Electro Ceramics[34]	–	–	–	–	–	–	X
NWL[35]	X	–	–	X	X	X	–
Norfolk Capacitors[36]	X	–	–	X	X	X	–
Samwha Capacitor Group [37]	–	–	X	X	X	X	–
Shizuki Electronic CO[38]	X	–	X	–	X	–	–
TDK[39]	–	–	–	–	–	–	X
Tobias Jensen Production [40]	X	–	X	–	X	–	–
Vishay Intertechnology Inc., Vitramon, CeraMite[41]	X	–	–	–	–	–	X

Einzelnachweise

1. ↑ Quelle (100 kV): Ultra-high Voltage Ceramic Capacitors, TDK, [1]
2. ↑ Dearborne, [2]
3. ↑ Morgan Electro Ceramics, [3]
4. ↑ TDK, [4]
5. ↑ Vishay Intertechnology Inc., Vitramon, CeraMite, [5]
6. ↑ Eigenschaften des Vakuumdielektrikums, Fa. Jennings, [6]
7. ↑ Fa. Comet , [7]
8. ↑ Fa. Kunshan Guoli Vacuum Electric Co.,Ltd.(GLVAC), [8]
9. ↑ Fa. Omnicor (Meiden), [9]
10. ↑ Fa. Greenstone, USA, [10]
11. ↑ WVS, [11]
12. ↑ WVS-Technology, Condis Compressed Gas Capacitors, X-Cap: [12]
13. ↑ HIGHVOLT Prüftechnik Dresden GmbH, [13]
14. ↑ Soken, [14]
15. ↑ Samgor, [15]
16. ↑ Webpräsenz des Herstellers [16]
17. ↑ Webpräsenz des Herstellers [17]
18. ↑ Webpräsenz des Herstellers AVX
19. ↑ Webpräsenz des Herstellers [18]
20. ↑ Webpräsenz des Herstellers [19]
21. ↑ Webpräsenz des Herstellers [20]
22. ↑ Webpräsenz des Herstellers [21]
23. ↑ Webpräsenz des Herstellers [22]
24. ↑ Webpräsenz des Herstellers [23]
25. ↑ Webpräsenz des Herstellers [24]
26. ↑ Webpräsenz des Herstellers [25]
27. ↑ Webpräsenz des Herstellers [26]
28. ↑ Webpräsenz des Herstellers [27]
29. ↑ Webpräsenz des Herstellers [28]
30. ↑ Webpräsenz des Herstellers [29]
31. ↑ Webpräsenz des Herstellers [30]
32. ↑ Webpräsenz des Herstellers [31]
33. ↑ Webpräsenz des Herstellers [32]
34. ↑ Webpräsenz des Herstellers [33]
35. ↑ Webpräsenz des Herstellers [34]
36. ↑ Webpräsenz des Herstellers [35]
37. ↑ Webpräsenz des Herstellers [36]
38. ↑ Webpräsenz des Herstellers [37]
39. ↑ Webpräsenz des Herstellers [38]
40. ↑ Webpräsenz des Herstellers [39]
41. ↑ Webpräsenz des Herstellers [40]