專利名稱：電容性元件及包括這種元件的電力設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
和現(xiàn)有技術(shù)本發(fā)明涉及如權(quán)利要求1的前序部分所述的電容性物體及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明還涉及電容器和電容器組。本發(fā)明進一步涉及一種具有電容性和電感性的電力設(shè)備，以及一種用于過濾高壓電網(wǎng)中的諧波的濾波器。本發(fā)明還涉及所述電容器和電力設(shè)備的應(yīng)用。
根據(jù)本發(fā)明的電容器和電容器組尤其是要應(yīng)用在用于電力傳輸和電力分配的電網(wǎng)，特別是用于高壓用途的電網(wǎng)，但也可以是用于低壓或中等電壓用途的電網(wǎng)。高壓這里指高于1000V的電壓，最好是高于10000V的電壓。
當生產(chǎn)電容器時，原來已知是使電容器包括電容性物體，該物體包括兩個介電膜，每個介電膜在其一側(cè)依次設(shè)有導(dǎo)電層。導(dǎo)電層具有一些沿其縱向和橫向延伸的間斷。因而導(dǎo)電層將具有多個矩形的導(dǎo)電元件，每個導(dǎo)電元件與相鄰的導(dǎo)電元件電絕緣。而且，兩個導(dǎo)電層彼此設(shè)置為，一個導(dǎo)電層中的導(dǎo)電元件與另一個導(dǎo)電層中的兩個導(dǎo)電元件在介電膜的縱向上重疊，并且與另一個導(dǎo)電層中的兩個導(dǎo)電元件在介電膜的橫向上重疊。通過這種方式，形成了電容器元件電網(wǎng)，所述電容性元件相互串聯(lián)和并聯(lián)。與只有兩個由介電膜隔開的連續(xù)的導(dǎo)電層相比，這樣的電容器元件電網(wǎng)的布置的優(yōu)點是，介電膜的擊穿只導(dǎo)致單個電容器元件無法工作。由于擊穿而斷開的的導(dǎo)電層區(qū)域因而限于所述電容器元件的導(dǎo)電元件的尺寸內(nèi)。由于擊穿而斷開的導(dǎo)電層的該區(qū)域的尺寸與具有連續(xù)導(dǎo)電層的電容器的情況相比要小。
通常的電容器包括兩個介電膜，每個介電膜的一側(cè)設(shè)有導(dǎo)電元件層，電容器被卷起以形成由層構(gòu)成的卷。因而在所述卷的徑向上，各個第一層是導(dǎo)電元件，各個第二層是介電膜。
介電膜設(shè)有一層導(dǎo)電元件，通常是通過蒸汽加工覆蓋一薄層金屬，例如鋁或鋅。所述介電膜最好由聚丙烯構(gòu)成。
在一個布置成卷形式并具有兩個卷起的介電膜的電容器中，每個介電膜設(shè)有所述導(dǎo)電元件層，導(dǎo)電元件層在所述卷內(nèi)形成多圈。這多個圈隨圓周半徑的增大而增大。因而兩層中的導(dǎo)電元件在圓周方向上彼此錯開一定的程度。這意味著在電容器元件的各圈上，由導(dǎo)電元件形成的電容器元件將具有不同的電容量。因此以這種方式形成并加有電壓的電容器卷在電容器元件上將具有不均勻的電壓分布。
上述電容器現(xiàn)在被用在電力傳輸和分配有關(guān)的電網(wǎng)。許多電元件例如變壓器和電動機消耗無功功率。發(fā)電站的發(fā)電機會輸出例如無功功率，但由于無功功率加重了電線和電纜的負擔(dān)，最好使產(chǎn)生的無效功率盡可能接近負載。
電容器具有接近90°的相位角，因此產(chǎn)生無功功率。通過將電容器靠近所述消耗無功功率的元件連結(jié)，可以產(chǎn)生所需的無功功率。電線和電纜因此可以完全用于傳輸無功功率。負載的無功功率消耗可以變化，最好一直產(chǎn)生與消耗量對應(yīng)的無功功率量。為此目的，幾個電容器串聯(lián)和/或并聯(lián)成所謂電容器組。可將所需數(shù)量電容器相連以對應(yīng)所消耗的無功功率。以上述方法利用電容器來補償消耗的功率被稱為功率補償。為此目的，將被稱為分流器組的一組電容器布置在接近消耗無功功率的元件處。這種分流器組包括幾個相互連接的電容器單元。單個電容器單元又包括幾個電容器。這類常規(guī)電容器單元的構(gòu)造將在下面說明。分流器組通常包括多個由幾個串聯(lián)成的電容器單元的鏈路。鏈路的數(shù)量由相位數(shù)決定，數(shù)目通常是三。鏈路中的第一個電容器單元連接到用于將功率傳輸?shù)较脑碾娋€。用于傳輸電力的電線設(shè)置成離開地面一定距離，該距離取決于電線的電壓。電容器單元從第一電容器單元開始串聯(lián)連接并向下繼續(xù)，第一電容器單元連接到電線。設(shè)在所述串聯(lián)成的電容器單元的鏈路中與第一電容器相對的一端的第二電容器接地。電容器單元的數(shù)量及其構(gòu)造被確定為使得串聯(lián)成的電容器單元上的電壓與電線上的電壓相對應(yīng)。幾個電容器單元被串聯(lián)并布置于支架的不同高度的平臺上。在相鄰的平臺之間還設(shè)有幾個針式絕緣子。因此，這樣的電容器組包括幾個不同的元件并需要較大量的材料。而且，所述支架要有比較堅固的構(gòu)造以承受外部影響例如風(fēng)、地震等。因此建造這樣的電容器組比較費力。這個問題在電容器組由多個電容器單元組成時尤其顯著。而且，所述電容器組占地面積比較大。
用于交流電壓的長電線是電感性的并消耗無功功率。用于所述串聯(lián)補償?shù)碾娙萜鹘M沿著所述電線以同樣的距離設(shè)置，以產(chǎn)生所需的無功功率。幾個電容器單元串聯(lián)以補償感應(yīng)電壓降。在用于串聯(lián)補償?shù)碾娙萜鹘M中，電容器單元的串聯(lián)連接與分流器組不同，只占用電線上的一部分電壓。串聯(lián)成的電容器單元的鏈路包括在用于串聯(lián)補償?shù)碾娙萜鹘M內(nèi)，它還設(shè)置成與要被補償?shù)碾娋€串聯(lián)。
通常的電容器組包括幾個電容器單元。這樣的電容器單元依次包括幾個呈電容器卷形式的電容器。電容器卷是平放并相互靠近地堆積以便形成一個例如1米的堆。大量的帶有中間金屬層的介電膜沿堆的垂向平行地布置。當施加到堆上的電壓增加時，堆將由于金屬層間作用的庫侖力而被沿垂向略微壓縮。當電壓降低時，所述堆將由于同樣的原因而沿垂向略微膨脹。所述的堆具有一定的機械諧振頻率或固有頻率，機械諧振頻率或固有頻率通常較低。如果電流的頻率接近所述堆的機械諧振頻率，就會發(fā)出很強的噪聲。這樣一個頻率是由電網(wǎng)的頻率構(gòu)成的，它由電流的基調(diào)確定，通常是50Hz。噪音也可能是由電流的諧波引起的。
當生產(chǎn)電容器單元時，幾個電容器卷、熔絲和放電電阻被布置到一個外殼內(nèi)，外殼隨后被填充有浸漬液體。設(shè)置了用于將電容器單元連接到其它電容器單元的裝置。以這種方法形成的幾個電容器單元隨后被連接以形成一部分電容器組。電容器組的組裝是一步一步進行的，即，元件被一個接著一個地組裝，這是很費時間的而且也不經(jīng)濟。
如上所述，本發(fā)明也涉及一種具有電容性和電感性的電力設(shè)備。特別是要將該電力設(shè)備用于高壓用途，但也可以用于低壓或中等電壓的應(yīng)用。這里高壓指高于1000V的電壓，最好是高于10000V的電壓。所述電力設(shè)備尤其要用于與電力傳輸和分配有關(guān)的電網(wǎng)，以及用作過濾諧波的的濾波器。
后面，當用本發(fā)明的電力設(shè)備構(gòu)成用于過濾高壓電網(wǎng)內(nèi)的諧波的濾波器時，會對本發(fā)明的具有電容性和電感性的電力設(shè)備予以說明。該應(yīng)用領(lǐng)域只是為舉例目的說明，而不是為了限定。
設(shè)在工廠里的多種設(shè)備例如靜止式變頻器和平穩(wěn)啟動器，都包括晶閘管，并以一種或其它方式影響電壓曲線或使其變形。這類設(shè)備比較有效地利用電能，但它們在電網(wǎng)上產(chǎn)生了諧波形式的擾動。要被用于交流電網(wǎng)中的電氣設(shè)備被設(shè)置成來形成具有呈整齊且光滑的正弦曲線形式的電壓。但在具有產(chǎn)生諧波的裝置的電網(wǎng)中，出現(xiàn)具有扭曲的曲線形狀的電壓是很普遍的，其中正弦的形狀被扭曲。這種扭曲是諧波的放大。諧波是包括具有高于電網(wǎng)的基本頻率、基音的較高頻率的電壓和電流。諧波具有是基音的頻率很多倍的頻率。諧波是不希望出現(xiàn)的，其可以例如干擾無線電通信和計算機以及電子控制裝置。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，電力設(shè)施中的諧波濾波器包括與線圈、電抗器串聯(lián)的電容器，這里包括的元件被設(shè)置成用于相對給定頻率產(chǎn)生一系列諧振電路。通過這樣的濾波器，諧波可以被過濾掉。所述濾波器的所謂調(diào)頻是通過下面的用于濾波器的公式(1)確定的，其中ωn是調(diào)諧頻率，C是電容器的電容，L是線圈的電感。電容器的電容取決于對無功功率的需要。ωn=1LC----(1)]]>為了實現(xiàn)濾波器，電容器被設(shè)置成與線圈串聯(lián)，電容器和線圈分別制成，并相互通過線管連接，電容器與線圈的連接可以在它們被運輸?shù)揭惭b濾波器的現(xiàn)場之前完成，也可以在現(xiàn)場進行。
如上所述，通常的電容器包括由兩個圍繞軸卷繞的導(dǎo)電材料層，所述層通過電絕緣材料相互隔開。所述電容器在卷的端部還設(shè)有用于連接電壓的裝置。每個這樣的裝置電連接到一個導(dǎo)電層。
通常的線圈包括設(shè)置成多圈的電導(dǎo)體，例如呈螺旋狀。當線圈被通電時，會產(chǎn)生磁場，磁場沿著線圈的縱向通過線圈。
發(fā)明簡述本發(fā)明的第一方面在于開發(fā)后附權(quán)利要求1的前序部分中示出的電容性物體，其在保持電容性物體的基本功能特性的同時，獲得一種電容器結(jié)構(gòu)，其產(chǎn)生形成了使電容器生產(chǎn)比根據(jù)已知技術(shù)應(yīng)用的電容器結(jié)構(gòu)更合理的先決條件。
本發(fā)明的第一個目的是實現(xiàn)由權(quán)利要求1的特征部分確定的方式形成的所述電容性物體。因為電容性物體被形成具有圍繞細長的層狀結(jié)構(gòu)的保護外層的纜線狀導(dǎo)體，很長的電容性物體可以以某種方式制成，這在制造工藝上看是簡單的，這些用于生產(chǎn)電容器的電容性物體可以應(yīng)用成通過所述生產(chǎn)方法獲得的各種長度，或者單獨制成的電容性物體可以被切割成幾個部分，它們一個接一個地用于形成電容器。
在一個優(yōu)選的實施例中，本發(fā)明的電容性物體可以以很長的長度制造。在這種情況下，電容性物體被設(shè)計成具有這樣的可彎曲性，使得其可以被卷繞成卷形，電容性物體可以與生產(chǎn)或者任何其它所需的運動結(jié)合來形成便于存放和運輸?shù)木硇?。然后，通過電容性物體制造電容器，所需的電容器物體的長度為從所述的卷展開的長度，電容性物體被切割成具有所需長度的部分。
本發(fā)明使得由這樣的電容性物體制成的單個的電容器的長而窄的結(jié)構(gòu)可以替代采用現(xiàn)有技術(shù)的包括多個電容器連接起來以形成電容器單元的構(gòu)造。這使得具有很多結(jié)構(gòu)上的優(yōu)點。由于長而窄的結(jié)構(gòu)，由所述層狀結(jié)構(gòu)中的層形成的電容器元件的電網(wǎng)的總厚度對于一定的電容來說是較小的。當用于電容器組中時，與采用現(xiàn)有電容器單元的情況相比具有較低的噪聲水平。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，形成導(dǎo)電材料層的每個電極包括多個導(dǎo)電的電極形成元件，并且這些層中的至少一層中的導(dǎo)電元件被設(shè)置成與一相鄰的層中的導(dǎo)電元件沿電容性物體的縱向在位置上偏移。以這種方式，兩個相鄰層中的導(dǎo)電元件相互電容耦合，且所述層狀結(jié)構(gòu)確定了交流電導(dǎo)體。所述層狀結(jié)構(gòu)將形成串聯(lián)或并聯(lián)的電容器元件的電網(wǎng)。所述結(jié)構(gòu)中較小的擊穿只導(dǎo)致單個，也可能是幾個電容器元件無法工作。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，層狀結(jié)構(gòu)包括在電容性物體中，其是由一個或幾個帶狀或片狀的細長元件形成的，每個這樣的帶狀或片狀細長元件構(gòu)成所述組中的一組中的至少一層，并沿層狀結(jié)構(gòu)的縱向延伸其縱向延伸部分的至少一個元件，從而得到所述層狀結(jié)構(gòu)以及導(dǎo)電性物體，縱向延伸部分大致超過所述帶狀或片狀細長元件的寬度。通過細長元件的不同配置，可以使電容性物體具不同的特性。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，建議存在導(dǎo)電材料的層在層狀結(jié)構(gòu)的端部之間大致平地延伸。這樣的電容性物體可以通過將幾個所述細長元件在電容性物體的端部之間疊置起來很容易地制成。
根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，電容性物體包括片狀保持元件，其設(shè)置在層狀結(jié)構(gòu)的相反的平面上。片狀的保持元件還可以具有沿層狀結(jié)構(gòu)的縱向延伸的波形，使得層狀結(jié)構(gòu)處于與片狀保持元件相應(yīng)的波形的狀態(tài)。以這種方式，由電容性物體形成的電容器在電網(wǎng)中的導(dǎo)電元件之間可以以減小的形成空氣穴的危險的情況下被彎曲。所述空氣穴的存在將增加局部放電(稱為灼熱)的危險。以這種方式制成的電容器尤其適于卷繞成卷，例如用于運輸。
根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，電容性物體包括至少一個壓力元件，其被設(shè)置成至少部分圍繞在所述片狀保持元件周圍，從而沿彼此相對的方向在片狀保持元件上施加壓力。以這種方式，導(dǎo)電元件周圍的空氣混入的尺寸和/或存在的可能性可以被減小。
根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，所述細長元件/多個元件沿著電容性物體的縱向呈螺旋形設(shè)置。在由電容性物體形成的電容器中，可以在所述路徑內(nèi)沿所述電容器的縱向產(chǎn)生磁通。除了其電容，電容器因而還會具有一定的電感。所述電容器將被調(diào)諧到一特定頻率。通過使所述電感與電容相適應(yīng)，可以在該頻率下在電網(wǎng)的兩點之間通過電容器實現(xiàn)純電阻連接。
由于帶狀或片狀元件的螺旋形狀，細長的電容性物體在沿大致直線設(shè)置時還具有電感特性。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，所述細長元件被圍繞具有高抗變形能力的芯設(shè)置。以這種方式，所述細長的帶狀元件可以在電容性物體的制造過程中被比較緊固圍繞所述的芯進行卷繞。這減少了層狀結(jié)構(gòu)中存在的空氣混入，并可使得電容器物體具有較高剛度。
本發(fā)明的又一目的在于獲得一種在帶有電感特性的同時具有電容特性的電力設(shè)備，其可以以合理和成本低的方式產(chǎn)生。
本發(fā)明的第二目的實現(xiàn)在于，所述電力設(shè)備分別是由權(quán)利要求32和33的特征部分確定的。這意味著根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)所需要的電容性物體與電感性物體的裝配被省去。
根據(jù)由權(quán)利要求32確定的本發(fā)明裝置的第一變型，包括在裝置中的電容性物體包括沿電容性物體的縱向以螺旋形路徑設(shè)置一個或幾個帶狀或片狀細長元件。在由這樣的電容性物體形成的電力設(shè)備中，沿所述電容生物體的縱向在所述路徑內(nèi)產(chǎn)生磁通。除了其電容，電力設(shè)備還可以獲得電感。由于所述帶狀或片狀元件的所述螺旋形狀，電容性物體以及電力設(shè)備甚至在其沿大致直線設(shè)置時，會具有電感特性。
根據(jù)由權(quán)利要求33確定的本發(fā)明裝置的第二變型，電容性物體的一部分被卷繞成卷形以獲得電感特性。這里電容性物體的所述部分確定了一個線圈。已知線圈具有良好的電感特性。以這種方式，可以實現(xiàn)幾個功能上的優(yōu)點。例如，電容性物體可以在第一操作制造，并通過卷繞成適當?shù)木€圈形狀而具有所需的電感特性，并在第二操作中被調(diào)諧到所需的頻率。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述電力設(shè)備包括至少一個電阻器，其被磁連接到當電容性物體被連接到電壓源時產(chǎn)生的磁通。以這種方式，在所述電力設(shè)備被用作濾波器的情況下，可以實現(xiàn)電網(wǎng)中較高頻率元件的衰減。
本發(fā)明還涉及一種用于制造根據(jù)權(quán)利要求27的電容性物體、根據(jù)權(quán)利要求28的電容器、根據(jù)權(quán)利要求30和31的電容器組以及根據(jù)權(quán)利要求41的濾波器的方法。
另外，本發(fā)明涉及本發(fā)明的電容器、根據(jù)權(quán)利要求29和40的本發(fā)明的電力設(shè)備的應(yīng)用。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例除了上面提到的外，還可從所附權(quán)利要求以及下面的說明中了解到。


圖1以截面圖和頂視圖示出了包括在根據(jù)本發(fā)明的電容性物體中的兩個帶狀或片狀細長元件。
圖2示出了包括根據(jù)圖1的細長元件的層狀結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖3示意性地示出了根據(jù)圖2的層狀結(jié)構(gòu)的電容器元件的電路圖。
圖4以截面圖示出了根據(jù)本發(fā)明又一例子的層狀結(jié)構(gòu)。
圖5示意性地示出了根據(jù)圖4的層狀結(jié)構(gòu)的電容器元件的電路圖。
圖6示出了用來形成根據(jù)本發(fā)明的電容性物體的一部分的帶狀或片狀元件的例子的示意性透視圖。
圖7以頂視圖示出了帶狀或片狀細長元件的另一個例子。
圖8以示意性的頂視圖示出了帶狀或片狀細長元件的又一例子。
圖9以示意性的頂視圖示出了帶狀或片狀細長元件的又一例子。
圖10以縱向剖面圖示出了根據(jù)本發(fā)明又一例子的層狀結(jié)構(gòu)。
圖11以縱向剖面圖示出了根據(jù)本發(fā)明又一例子的層狀結(jié)構(gòu)。
圖12示意性地示出了根據(jù)圖11的層狀結(jié)構(gòu)的電容器元件的電路圖。
圖13以透視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的又一例子的層狀結(jié)構(gòu)。
圖14以透視圖示出了本發(fā)明的電容性物體的的一個實施例。
圖15以示意性的透視圖示出了本發(fā)明的電容性物體的又一實施例。
圖16以示意性的透視圖示出了本發(fā)明的電容性物體的又一實施例。
圖17以示意性的透視圖示出了本發(fā)明的電容性物體的又一實施例。
圖18以示意性的透視圖示出了本發(fā)明的電容性物體的又一實施例。
圖19以示意性的透視圖示出了本發(fā)明的電容性物體的又一實施例。
圖20以示意性的透視圖示出了本發(fā)明的電容性物體的又一實施例。
圖21以示意性的透視圖示出了本發(fā)明的電容性物體的又一實施例。
圖22示出了根據(jù)第一變型的圖21所示實施例的電路圖。
圖23示出了根據(jù)第二變型的圖21所示實施例的電路圖。
圖24以示意性的透視圖示出了本發(fā)明的電容性物體的又一實施例。
圖25示意性地示出了用于制造本發(fā)明的電容性物體的方法。
圖26示出了由本發(fā)明的電容器構(gòu)成的電容器組的一個例子。
圖27示出了由本發(fā)明的電容器構(gòu)成的電容器組的另一個例子。
圖28示出了采用第一實施例所述濾波器形式的電力設(shè)備。所述濾波器是由以透視圖示出的圖15和16所示的電容性物體形成的濾波器。
圖29以示意的局部剖視圖示出了根據(jù)圖28的濾波器。
圖30示出了圖28所示形成線圈形狀的電容性物體的一部分的電路圖。
圖31示出了如圖28所示的濾波器的變型，這里它包括一個電阻。
圖32示出了用于過濾諧波的裝置，其包括三個具有圖20所示的電容性物體的濾波器。
圖33示出了圍繞所述電容性物體設(shè)置的用于抑制高頻分量的幾個電阻。
圖34示出了與圖33對應(yīng)的電路圖。
本發(fā)明優(yōu)選實施例的詳細說明本發(fā)明的電容性物體包括細長的層狀結(jié)構(gòu)，層狀結(jié)構(gòu)又包括至少一層多個導(dǎo)電元件，以及至少一層電絕緣材料。電容性物體的層狀結(jié)構(gòu)具有細長形狀，形成層狀結(jié)構(gòu)的帶狀或片狀的細長元件沿著層狀結(jié)構(gòu)的縱向延伸了其縱向延伸部分的至少一個元件。最好，所述帶狀或片狀的細長元件的導(dǎo)電元件被設(shè)置在幾個層內(nèi)，導(dǎo)電元件的兩個相鄰的層由一層電絕緣材料分開。圖1-13示出了所述帶狀或片狀元件和由其形成的層狀結(jié)構(gòu)的幾個例子。
細長的帶狀或片狀元件可以具有剛硬的或柔軟的結(jié)構(gòu)，后面將細長的帶狀或片狀元件稱為“帶狀元件”。然而，要強調(diào)的是，細長的帶狀或片狀元件被適當?shù)卦O(shè)計成是撓性的，以便使電容性物體具有撓性，從而利于存放、運輸以及對其進行多種處理。最好，電容性物體被設(shè)計成具有撓性，使得其可卷繞成卷狀。
圖1示出了從上面和側(cè)面看的根據(jù)本發(fā)明第一例子的兩個帶狀元件的1、1a的視圖。它們都分別設(shè)有電絕緣層3和4，以及設(shè)置在該電絕緣層上多個導(dǎo)電元件的層5和6。各層5，6中的導(dǎo)電元件一個接一個成列地沿帶狀元件的縱向設(shè)置。導(dǎo)電元件還彼此電絕緣，因此導(dǎo)電元件的層是不連續(xù)的。導(dǎo)電元件例如可以通過常規(guī)方法通過蒸汽施加到電絕緣層上。電絕緣層例如可以包括聚丙烯，導(dǎo)電層包括鋁。
兩個導(dǎo)電元件1，1a在圖1中被設(shè)置為沿帶狀元件的縱向具有半段(L/2)的相互偏移。一段(L)在這里是指一個導(dǎo)電元件沿所述縱向的長度與沿所述縱向的兩個導(dǎo)電元件之間的距離。通過使兩個彼此平放在一起的帶狀元件具有所述相互偏移，第一帶狀元件的導(dǎo)電元件將沿所述縱向疊置在第二帶狀元件的兩個導(dǎo)電元件上。這樣可以獲得圖2中示出的層狀結(jié)構(gòu)10。導(dǎo)電元件7將被容性地耦合到相鄰的層中的兩個導(dǎo)電元件8，9。導(dǎo)電元件7的大致一半上表面(在圖2中即為左半邊)與導(dǎo)電元件8的大致一半下表面形成電容器元件。以相應(yīng)的方式，導(dǎo)電元件7上表面的右半邊與導(dǎo)電元件9的下表面的大致一半形成另一個電容器元件。兩個電容器元件還通過導(dǎo)電元件7串聯(lián)起來。因此，層狀結(jié)構(gòu)10包括多個沿縱向串聯(lián)的電容器元件。導(dǎo)電元件的兩個層大致平行設(shè)置。所有導(dǎo)電元件還具有相同的電容，因為它們具有大致相同的幾何形狀。但電容會發(fā)生改變，例如因為電絕緣層(也被稱為電介質(zhì))會具有局部瑕疵。在圖3中示出了圖2所示的串聯(lián)的電容元件的電網(wǎng)。
通過將多個帶狀元件1，1a相互設(shè)置成具有兩個相鄰的帶狀元件之間沿縱向的偏移，可以獲得具有圖4示出的構(gòu)造的層狀結(jié)構(gòu)。所述導(dǎo)電元件從而形成了圖5中示出的串聯(lián)和并聯(lián)的電容器元件的2維電網(wǎng)。接著就要在層狀結(jié)構(gòu)的端部施加電壓。擊穿將只會導(dǎo)致一個電容器元件不能工作。
應(yīng)該強調(diào)的是，將每個電極設(shè)計成一個連續(xù)的細長的電容器元件的層也屬于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
圖6以示意性的透視圖示出了用于形成根據(jù)本發(fā)明的電容性物體的一部分的帶狀元件1的例子。這里的帶狀元件1包括多組兩個電極，電極形成通過電絕緣材料3彼此隔開的導(dǎo)電材料的層5，6。形成導(dǎo)電材料的層5，6的每個電極包括多個導(dǎo)電的電極形成元件7-9。這些層的一層中的導(dǎo)電元件7被設(shè)置成沿帶狀元件1的縱向具有半段的偏移。以這種方式，所述第一層5中的每個導(dǎo)電元件與所述第二層6中的兩個導(dǎo)電元件8，9沿所述縱向重疊。在圖6示出的例子中，導(dǎo)電元件7-9一直延伸到所述帶狀元件的縱向兩側(cè)表面。
圖7中以頂視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的又一例子的帶狀元件1。所述帶狀元件1包括多個導(dǎo)電元件構(gòu)成的層13。它們成行地沿所述帶狀元件的縱向設(shè)置，成列地沿所述帶狀元件的橫向設(shè)置。通過如圖2那樣將兩個這樣的帶狀元件設(shè)置成互相疊置，可以獲得圖8所示的層狀結(jié)構(gòu)。在層狀結(jié)構(gòu)中形成了多個串聯(lián)的電容器元件的并聯(lián)回路?；芈返臄?shù)量對應(yīng)于沿層狀結(jié)構(gòu)的橫向的導(dǎo)電元件的數(shù)量。在圖9中，兩個帶狀元件1進一步被設(shè)置成橫向上彼此偏移。以這種方式，可以獲得具有由串聯(lián)和并聯(lián)的電容器元件構(gòu)成的2維電網(wǎng)的層狀結(jié)構(gòu)。通過使帶狀元件1互相疊置，而兩個相鄰的帶狀元件如圖9那樣相互錯開，可以獲得具有由串聯(lián)和并聯(lián)的電容器元件構(gòu)成的3維電網(wǎng)。
圖10以縱截面圖示出了層狀結(jié)構(gòu)55。所述層狀結(jié)構(gòu)55在導(dǎo)電元件的電絕緣層16和17之間設(shè)有采用層18形式的高電阻元件。高電阻材料層18設(shè)置成將每個電極形成層中的導(dǎo)電元件連接起來。高電阻層例如可以是SiOx層。SiOx層的電導(dǎo)率可以通過選擇氧的含量來控制。高電阻層18具有低的導(dǎo)電能力，使得當一定電壓被施加到電容性物體上時，其大致不會影響由層狀結(jié)構(gòu)形成的電容性物體的電容性功能。高電阻層可以保證在電壓被去掉后，電容器元件可以被放電，因而形成放電電阻。放電發(fā)生是由于高電阻層在兩個相鄰的電容器元件內(nèi)的導(dǎo)電元件之間形成電連接。高電阻層還可以實現(xiàn)電場均衡，從而減少局部的大電場強度，大電場強度會在導(dǎo)電元件的邊緣出現(xiàn)。這減少了灼熱(glow)的危險。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，采用浸漬液體來抵抗灼熱。通過應(yīng)用高電阻層，不需要浸漬液體，或至少減少對浸漬液體的需要。這使得可以以較低的成本來生產(chǎn)電容器。
將由所述層狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成的電容器用于直流(DC)應(yīng)用的可能性進一步得到改進是由于高電阻層，因為高電阻層能夠均衡不同的電容器元件之間的電容性電位差。
圖11以橫截面圖示出了層狀結(jié)構(gòu)56。層狀結(jié)構(gòu)56構(gòu)成了圖10中示出的層狀結(jié)構(gòu)的一種變型。在圖11中，高電阻層19是斷續(xù)的，而且只具有重疊在導(dǎo)電元件層中兩個相鄰的導(dǎo)電元件之間的片段19，而不是連續(xù)的高電阻層18。片段19在導(dǎo)電元件之間形成電連接。通過這些片段，可以與采用連續(xù)的低導(dǎo)電性的層18實現(xiàn)大致相同的功能。
在圖12中示意性地示出了根據(jù)圖10和11中示出的例子設(shè)置的電容器元件和放電電阻的電路圖。
圖13以示意性的透視圖示出了一種層狀結(jié)構(gòu)20。所述層狀結(jié)構(gòu)20設(shè)有多個很好地絕緣的阻擋層21。阻擋層21將不同側(cè)上的片段相互絕緣。以這種方式，可以有效地防止這些片段中的一個的擊穿傳播到另一個通過所述阻擋層與之分開的片段。這些片段中的每一個構(gòu)成電容器元件電網(wǎng)。例如，每個這樣的片段構(gòu)成帶狀元件11。這些阻擋層沿著所述帶狀元件的縱向大致平行于導(dǎo)電元件的所述層延伸。絕緣良好的阻擋層具有大于各個電絕緣層厚度的厚度，并且/或者由具有高于各個電絕緣層的電絕緣性的材料構(gòu)成。
圖14示出了本發(fā)明的電容性物體的一個實施例。電容性物體具有外層22，其用于保護層狀結(jié)構(gòu)免受沖擊等形式的機械載荷的影響。最好，外層22還具有電絕緣性。這樣的外層例如由聚合材料構(gòu)成。圖15和16示出了電容性物體的另外的實施例。材料23設(shè)于層狀結(jié)構(gòu)20和外層22之間，其最好具有絕緣性。外層例如可由擠壓成的聚合層構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明的電容性物體具有圖14-16中示出的實施例的外觀，其呈纜狀并用作導(dǎo)體。在這種情況下的導(dǎo)體是電容性的，因而也產(chǎn)生了無功功率。具有較大長度的通常導(dǎo)體是感性的。所述通常的導(dǎo)體的優(yōu)點是可以用于電容器組中用于通常的導(dǎo)體的串聯(lián)補償，而不是采用現(xiàn)在采用的電容器單元。
本發(fā)明的電容器例如用于所謂的分流器組，其長度是根據(jù)電容器要被應(yīng)用的電壓值來確定的。用于特定幾何形狀的導(dǎo)電元件的電容器上所允許的電壓會隨著電容器的長度的增加而增加，因為在電容器的縱向上串聯(lián)的電容器元件的數(shù)量增加了。
由電容器產(chǎn)生的無功功率隨著并聯(lián)的電容器元件的數(shù)量增加以及/或者電容器的電容器元件表面積的增加而增大。根據(jù)本發(fā)明的電容器構(gòu)成的電容器組的無功功率由于同樣的原因隨著并聯(lián)的電容器的數(shù)量的增加而增大。
在圖14-16中示出的電容性物體的實施例中，層狀結(jié)構(gòu)20在電容性物體的第一端設(shè)有第一端，在電容器物體的第二端設(shè)有第二端。而且，層狀結(jié)構(gòu)以這種方式在導(dǎo)電性物體的所述端之間延伸，使得導(dǎo)電元件的層處于與電容性物體的縱向平行的平面內(nèi)。換句話說，所述各層的垂線沿著電容性物體的長度具有大致相同的方向。
各電容器元件中的導(dǎo)電元件之間的導(dǎo)電材料的層越薄，在電容器元件的邊緣獲得的電場放大就越小。較小的電場放大使得發(fā)生灼熱的危險較小。為了防止灼熱的發(fā)生，相應(yīng)的導(dǎo)電元件周圍的導(dǎo)電材料還應(yīng)被設(shè)置為密封在導(dǎo)電元件周圍。在電容器元件附近存在空氣混入的情況下，具有發(fā)生灼熱的較大危險。為了避免灼熱的發(fā)生，電容性物體在層狀結(jié)構(gòu)的相對側(cè)上設(shè)有片狀保持元件。它們大致平行于導(dǎo)電元件層。片狀保持元件用于在其被施加到層狀結(jié)構(gòu)上時，在層狀結(jié)構(gòu)上施加壓力，從而減少導(dǎo)電元件周圍存在的空氣混入。
根據(jù)圖17示出的電容性物體的又一實施例，片狀保持元件24沿電容器物體的縱向具有波狀。位于保持元件之間的層狀結(jié)構(gòu)20設(shè)置成波狀狀態(tài)，其對應(yīng)于片狀保持元件24的波狀。波狀保持元件設(shè)置成大致平行于層狀結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電元件。設(shè)置元件25用于實現(xiàn)在片狀保持元件彼此相對的方向上施加壓力作用。壓力元件25可以例如包括具有較高抗張強度的帶。
當根據(jù)圖14-16的電容性物體被彎曲時，所述向內(nèi)、向著彎曲設(shè)置的中心的層將受到壓縮應(yīng)力，而被設(shè)置彎曲部分外側(cè)的層將受到拉伸應(yīng)力。因為壓縮應(yīng)力，存在使位于彎曲部分內(nèi)側(cè)的層折疊的危險。這樣的折疊會引起氣穴。因為空氣不會與通常的絕緣材料一樣絕緣良好，增加局部放電的危險。例如在運輸過程中可能需要將細長的電容性物體或電容器彎曲。例如可能需要根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)將電容性物體/電容器卷繞成卷用于電纜。這個問題通過使電容性物體設(shè)有呈波狀的帶狀元件解決。當這樣的電容性物體被彎曲時，受到壓縮應(yīng)力的部分將可以使其長度變短而不會有任何局部折疊的危險。
已經(jīng)認識到，片狀的保持元件應(yīng)具有較高的剛度，以便能夠?qū)崿F(xiàn)層狀結(jié)構(gòu)的充分壓縮。片狀保持元件可以進一步具有弧形的截面形狀，從而在所述保持元件被應(yīng)用時，有利于消除層狀結(jié)構(gòu)中可能存在的空氣混入。保持元件的凸出表面朝向?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)，并且通過將所述具有較強拉伸張力的材料帶卷繞到所述保持元件周圍，來獲得較平的狀態(tài)，而可能的空氣混入被擠出所述層狀結(jié)構(gòu)。
圖18以示意性的透視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的電容性物體的又一實施例。電容性物體的該實施例以與前述實施例相同的方式減小層狀結(jié)構(gòu)20中的層由于受到壓縮應(yīng)力而發(fā)生折疊的危險。這里層狀結(jié)構(gòu)沿其縱向扭曲。
圖19以示意性的透視圖示出了本發(fā)明的電容性物體的又一實施例。第一帶狀元件26被設(shè)置成圍繞軸27呈螺旋形路徑，并形成圍繞軸的第一層。第二帶狀元件28被設(shè)置成螺旋形路徑，并形成第一層徑向外側(cè)的第二層。兩個帶狀元件26，28沿著電容性物體的周向以不同方向延伸。而且，還示意性地示出了保護外層22。圖19中的箭頭29，57示出了電流沿各個帶狀元件的縱向運動。通過將帶狀元件圍繞軸設(shè)置，其最好具有高的抵抗變形的能力，這些帶狀元件可以在電容性物體的制造過程中比較堅固地卷繞在軸的周圍。以這種方式，可以克服導(dǎo)電元件周圍的空氣混入的危險。所述電絕緣層中的電絕緣材料可以被設(shè)置成緊靠并且部分地圍繞在各個導(dǎo)電元件周圍。所述的芯最好是可彎曲的，以便可以使電容性物體彎曲。這樣制造的電容性物體或電容器的這種彎曲例如在其運輸過程中是需要的。
而且，一個具有良好絕緣性的未示出的層(例如采用云母帶的形式)最好設(shè)置在這些帶狀元件的層之間。這樣的云母帶包括陶瓷材料，其具有很高的防止電弧擊穿的能力，而且能夠經(jīng)受高溫。由于具有這樣的具有良好絕緣性能的層，可以防止帶狀元件中的擊穿傳播到相鄰的帶狀元件。
圖20示出了本發(fā)明的電容性物體的又一實施例。與圖19中的實施例相反，帶狀元件30，31在兩個層中沿相同的方向延伸。這使得電流要沿電容性物體的周向以相同的方向傳導(dǎo)，因而帶狀元件形成一種線圈。除了其電容，該電容性物體還具有本身的電感。該電容性物體因而可以被調(diào)諧到一定的頻率。通過使電容與電感相適應(yīng)，可以在一定頻率下在電網(wǎng)的兩點之間實現(xiàn)單純電阻連接。已經(jīng)認識到，當電容性物體包括一個以螺旋狀路徑圍繞軸27設(shè)置并形成圍繞該軸的一層時，可以獲得電感性質(zhì)。也已經(jīng)認識到，在電容性物體包括兩個以上的以螺旋形路徑圍繞軸27設(shè)置并形成兩個以上的圍繞所述軸的層，所述帶狀元件在不同的層內(nèi)沿相同的方向延伸時，電容性物體也可以獲得電感性質(zhì)。
圖19和20中示出的帶狀元件26，28和30，31分別形成了層狀結(jié)構(gòu)60和61。
圖21示出了本發(fā)明的電容性物體的另一個實施例。一個細長的帶24被卷繞到帶狀元件的結(jié)構(gòu)36周圍，如根據(jù)圖19和20示出的那樣。半導(dǎo)體材料制成的細長的帶34在電容性物體的兩端之間延伸，并構(gòu)成放電電阻。而且，具有大于半導(dǎo)體材料帶的寬度的電絕緣材料帶35被設(shè)置在該帶的內(nèi)側(cè)。這樣的設(shè)置使得通過調(diào)整半導(dǎo)體帶的寬度可以確定放電電阻的大小。這是通過使絕緣帶與半導(dǎo)體帶沿著相同方向重疊完成的。已經(jīng)認識到，電阻隨著半導(dǎo)體帶的長度的增加而增大。
圖22示出了圖21中的實施例的示意性電路圖，放電電阻34可以被認為是包括在圖20所示類型的電容性物體中。
圖24示出了本發(fā)明的電容性物體的又一實施例。這里示出的電容性物體可以按照與通常的電纜相同的方式設(shè)有接地外層表面。設(shè)有接地外層的電容器因而可以被設(shè)置成埋置在接地外層下。這樣是特別有利的，因為由這樣的電容器構(gòu)成的電容器帶可以被設(shè)置在接地外層下方。這樣的布置節(jié)省接地層上的空間，并消除根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的對用于承載電容器的支架的需要。電容器如圖22那樣沿電容器的徑向由內(nèi)到外設(shè)有帶狀元件結(jié)構(gòu)36，放電電阻34，絕緣層37，絕緣護層38，導(dǎo)電擴層39(例如銅)和機械保護層40。
由上述本發(fā)明的電容性物體制造的電容器可以有利地用于形成本發(fā)明的電容器組。本發(fā)明的電容器可以替代根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的所謂電容器單元。這樣的電容器單元通過介紹已討論過，其包括多個成卷的電容器。所述電容器卷被弄平并互相疊置成這樣的的電容器單元。沿本發(fā)明的電容器的徑向相互疊置的層的高度遠小于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的被弄平的電容器卷的高度。這使得本發(fā)明的電容器卷的機械共振頻率遠低于所述電網(wǎng)頻率，并處于諧波相對于諧振放大率最艱難的頻率范圍內(nèi)。這樣會產(chǎn)生低的聲級。
導(dǎo)電元件最好是片狀的并是矩形的。在兩個相鄰的層中的導(dǎo)電元件的半段相互重合，如上面對層狀結(jié)構(gòu)的例子所說明的那樣。這樣的關(guān)系是優(yōu)選的，但對電容器發(fā)揮功能不是必須的。而沿層狀結(jié)構(gòu)縱向的兩個相鄰的層中的導(dǎo)電元件至少應(yīng)該相互略微錯開。根據(jù)上面對層狀結(jié)構(gòu)的描述，導(dǎo)電元件具有相同的形狀和尺寸。這樣是優(yōu)選的，以便電容器元件可以具有相同的電容，但對于電容器發(fā)揮功能不是必須的。通過是電容器元件具有大致相同的電容，在電容器元件組成的電網(wǎng)中可以獲得均勻的電壓分布。在如圖14-18所示的電容器中，兩個分別相鄰的層中的導(dǎo)電元件可以被設(shè)置成使得電容器元件具有大致相同的電容，因為層狀結(jié)構(gòu)的縱向與電容器的縱向大致重合。在圖19-22和24示出的實施例中這也是可能的，雖然并不顯著。在這樣的情況下其可以實現(xiàn)，例如各個層狀結(jié)構(gòu)只包括較少數(shù)量的導(dǎo)電元件層。在兩個相鄰的層中的導(dǎo)電元件在這種情況下相互重疊半段。當帶狀元件被卷繞到所述軸上，電絕緣材料外層要沿帶狀元件的縱向要比設(shè)于該層內(nèi)側(cè)的層向外延伸更多。這樣的延伸使得導(dǎo)電元件可以被設(shè)置成具有所需的相互重疊。導(dǎo)電元件的層延伸過層狀結(jié)構(gòu)的幾乎整個長度。
本發(fā)明的電容器可以用于直流和交流。
圖25示意性地示出了用于根據(jù)本發(fā)明制造電容性物體的方法。設(shè)置了多個供給源41，每個供給源具有卷繞的介電膜卷。介電膜被設(shè)置有相互隔開一定距離的多個導(dǎo)電元件?？梢栽诮殡娔ず蛯?dǎo)電元件層之間設(shè)置高電阻層。而且，一個或多個供應(yīng)源41還可以包括具有介電膜但不具有任何導(dǎo)電元件層的卷。這樣的介電膜用于在所述層狀結(jié)構(gòu)中形成阻擋層。所述介電膜和多數(shù)導(dǎo)電元件構(gòu)成的帶逐漸從所述卷展開，被重新導(dǎo)引并供應(yīng)到第一工位42。在工位42，所述的帶被組裝到一起，并形成如前面對任何一個例子所描述的層狀結(jié)構(gòu)。層狀結(jié)構(gòu)沿供給方向逐漸形成。
根據(jù)該方法的帶狀元件被設(shè)置成可以形成根據(jù)上述任一實施例的電容性物體。當利用具有與電容性物體的縱向具有大致對應(yīng)的縱向的帶狀元件制造電容器元件時，電容性物體最好沿著與帶狀元件的供給方向大致對應(yīng)的供給方向制造。帶狀元件例如可以沿著大致直線路徑導(dǎo)引，并被組裝在一起成為層狀結(jié)構(gòu)。兩個供給源包括片狀的保持元件24。片狀的保持元件被層狀結(jié)構(gòu)供給，并設(shè)置在層狀結(jié)構(gòu)的兩個相對側(cè)上。在第一工位42，半導(dǎo)體材料帶被卷繞到層狀結(jié)構(gòu)周圍，也可能是卷繞到保持元件24周圍，用來實現(xiàn)所述放電電阻。在第二工位43，保護外層被圍繞所述帶施加。從而，得到了呈細長纜線形式的電容性物體。電容性物體因而可以被切割成所需的長度，這取決于需要或可利用的空間。切割加工在圖中以標號58表示。因此形成的電容性物體可以具有單位長度的電容。在切割成所需的長度之后，用于連接到一定電壓的裝置59可以被設(shè)置到被切割的電容性物體的各端，用于制成實際的電容器。
當制成具有呈螺旋狀路徑的帶狀元件的電容性物體時，帶狀元件最好在第一步驟制成，并卷繞到卷上。所述的卷被設(shè)在生產(chǎn)裝置的一個轉(zhuǎn)動部分上。接著，在所述轉(zhuǎn)動部分的旋轉(zhuǎn)過程中，帶狀元件被從所述的卷展開，并圍繞一軸施加。因此，形成了螺旋形的層狀結(jié)構(gòu)。之后，這樣形成的電容性物體可以被提供一層保護外層，例如聚合材料。將多個帶狀元件圍繞所述的軸卷繞當然屬于本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
根據(jù)一個可選實施例，供給源可以包括只帶有介電膜的多個卷。在這種情況下，導(dǎo)電材料層在介電膜被從所述的卷展開后被施加到介電膜上。
利用上述方法，電容性物體在供給方向上被逐漸制成。優(yōu)選地，所述制造是連續(xù)進行的。
根據(jù)本發(fā)明的用于制造電容性物體一個可選方法，介電膜被從介電膜卷展開，導(dǎo)電元件的層被施加到所述膜上。這種導(dǎo)電元件的層包括多行(例如8行)導(dǎo)電元件，導(dǎo)電元件沿介電膜的縱向排成行。導(dǎo)電元件最好設(shè)置成相鄰的行之間相互偏移半段。之后，介電膜被沿所述縱向切割，切割在所述導(dǎo)電元件的行之間進行的。以這種方式，可以獲得幾個(例如8個)帶有相繼設(shè)置的導(dǎo)電元件的介電膜的條。這些條然后被相互疊置，使得各個導(dǎo)電元件的層與相鄰的導(dǎo)電元件的層通過介電膜隔開。因而，這種方法不需要任何用于沿行的縱向?qū)б鰲l來實現(xiàn)所需的重疊的設(shè)備。例如相應(yīng)的條被轉(zhuǎn)動90°，從而所述的條被連接到一起以形成層狀結(jié)構(gòu)。因而，這些條可以以單一的方式連接到一起以形成包括電容器元件電網(wǎng)的層狀結(jié)構(gòu)。該層狀結(jié)構(gòu)之后可以被沿其縱向向前供給，以便形成電容性物體。
而且，幾個層狀結(jié)構(gòu)沿著所述電容性物體的縱向連接起來也屬于本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
當需要制造具有預(yù)定長度的電容性物體時，根據(jù)本發(fā)明的一可選制造方法可以使帶狀元件設(shè)置成在例如兩個軸之間來回設(shè)置。這些軸的位置因而形成了電容性物體的端部。
在電容性元件只包括一個帶狀元件的情況下(帶狀元件又包括一層多個導(dǎo)電元件和一層相鄰的電絕緣材料)，帶狀元件被設(shè)置成可以在電容性物體的端之間往復(fù)。
在圖26中，示出了用于串聯(lián)補償?shù)碾娙萜鹘M44。電容器組由多個本發(fā)明的電容器構(gòu)成。串聯(lián)補償裝置包括三組電容器45，46，47。每個組用于三相電網(wǎng)中的一相。各組電容器被設(shè)置成懸在兩個支架48，49之間的空氣中。
在圖27中示出了采用所謂分流器組的電容器組50。電容器組由多個本發(fā)明的電容器構(gòu)成。電容器組50包括三組電容器51，52，53每組用于電網(wǎng)的三相中的一相。電容器被設(shè)置成懸掛在支架54上。
在圖26和27中示出的多組電容器的各個根據(jù)本發(fā)明的電容器可以與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電容器單元相比。這樣的電容器單元的構(gòu)造在上面已經(jīng)予以說明，已經(jīng)認識到，本發(fā)明的電容器具有大致相同的構(gòu)造。而且，可以獲得相當簡單的制造、運輸和裝配。根據(jù)圖26和27的電容器組與通常的電容器組相比需要很小的有關(guān)接地表面的空間。
圖28示出了具有電容和電感特性的電力設(shè)備70的第一實施例，該裝置在這里用于構(gòu)成濾波器。在圖15或16中示出了這種類型的電容性物體71的一部分，在這里其被卷繞成螺旋形路徑。由于電容性物體71被設(shè)置成沿其縱向傳導(dǎo)電流，形成了呈線圈形式的電感元件72。濾波器70還包括良導(dǎo)磁材料制成的芯73。電容性元件71部分地卷繞在芯73的兩個腿74周圍。
圖29是圖28中示出的濾波器70的示意性部分剖開截面圖。芯在兩腿間具有氣隙75。氣隙75用于接收電容性物體連接到電壓源上時產(chǎn)生的磁能。在圖28中的電力設(shè)備70中，電容性物體71因而形成了線圈形式的電感元件。但兩種性質(zhì)都集成到一個元件內(nèi)。這在圖30中以電流圖示意性地表示出。
圖31示出圖28和29示出的電力設(shè)備的變型。在電容性物體71被連接到一個電壓源時，電阻76被磁連接到產(chǎn)生磁通的元件。電阻76這里通過設(shè)在鐵心周圍的電線連接到鐵心73。當電流在螺旋形的路徑內(nèi)傳導(dǎo)時，在電容性物體71的各匝內(nèi)的芯內(nèi)產(chǎn)生磁通。磁通引起通過線路導(dǎo)線的電流，該電流將流過電阻76。電阻76因此用作阻尼電阻。
根據(jù)本發(fā)明的電力設(shè)備，具有電容性和電感性，其當然可以包括其他類型的與圖28-31所示不同的采用電纜狀導(dǎo)體形式的電容性物體。電容性物體71可以例如有利地是圖17所示的類型，在這種情況下，電容性物體被卷繞成使得層狀結(jié)構(gòu)中的層的垂線大致垂直于線圈的幾何中心線。由于層狀結(jié)構(gòu)具有波狀，向內(nèi)朝向中心線設(shè)置的層中的壓縮應(yīng)力的作用被減輕，這會減小這些層被折疊的危險。這樣的折疊會引起空氣穴，其又會引起灼熱。
包括在本發(fā)明的電力設(shè)備中的電容性物體71也可以有利地是圖18所示的類型，在這種情況下受到壓縮應(yīng)力的層狀結(jié)構(gòu)的層的一部分在將電容性物體卷繞成螺旋形時產(chǎn)生折疊的可能性與前面的例子以同樣方式被減小了。包括在本發(fā)明的電力設(shè)備中的電容性物體也可以有利地采用圖20示出的類型，在這種情況下，電容性物體不一定要被卷繞成螺旋形以獲得電感特性，也可以成直線狀態(tài)。包括這種類型的電容性物體的電力設(shè)備被調(diào)諧到特定頻率。通過使電感與電容相適應(yīng)，就可以在一特定頻率的電網(wǎng)中的兩點間實現(xiàn)單純的電阻連接。
圖32示出了用于過濾諧波的裝置。整流器77被設(shè)置成將來自交流電壓源78的交流整流成直流。三個濾波器79與整流器77并聯(lián)，用于過濾每個諧波。過濾器79適當?shù)匕▓D20所示類型的電容性物體。
圖33示出了采用電阻線形式的多個電阻80。每個電阻線80在層狀結(jié)構(gòu)周圍延伸，在圖33示出的情況下圍繞著電容性物體81。還設(shè)置了裝置82用于維持每個電阻線與電容性物體的設(shè)于內(nèi)側(cè)的熱敏部分之間的距離。距離裝置82最好由耐高溫材料制成，并設(shè)置成使電阻線和電容性物體的內(nèi)部設(shè)置的熱敏部分之間具有較低的熱傳遞。例如，它們包括陶瓷材料。在圖33示出的情況下，距離裝置被設(shè)置成在每個電阻線與電容性物體81之間實現(xiàn)空氣冷卻。當然電阻80設(shè)置在電容性物體81的外層的內(nèi)側(cè)也屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍。電阻80因而將被磁連接到由通過電容性物體的電流產(chǎn)生的磁通。這在圖34中示意性地示出。本發(fā)明當然沒有以任何方式限定于上述優(yōu)選實施例，相反，不脫離由所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的基本構(gòu)思，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明作出很多可能的改進。
權(quán)利要求
1.一種電容性物體，包括細長的層狀結(jié)構(gòu)(10，11，14，15，55，56，20，60，61，36，62)，其包括一組或多組由導(dǎo)電材料制的兩個電極形成層(5，6，13，17)，所述兩個層通過至少一個電絕緣材料制的層(3，4，16)相互隔開，其特征在于，電容性物體被設(shè)計成纜線狀的導(dǎo)體，所述細長的層狀結(jié)構(gòu)由保護外層(22)包圍。
2.如權(quán)利要求1所述的電容性物體，其特征在于，所述外層(22)具有絕緣特性。
3.如前述任一權(quán)利要求所述的電容性物體，其特征在于，所述電容性物體被設(shè)計成是可彎曲的。
4.如權(quán)利要求3所述的電容性物體，其特征在于，所述電容性物體被設(shè)計成具有這樣的彈性，使得其可以卷繞成卷狀。
5.如前述任一權(quán)利要求所述的電容性物體，其特征在于，所述層狀結(jié)構(gòu)(20)包括至少一個阻擋層(21)，阻擋層具有比所述電絕緣材料制的層(3，4，16)高的電絕緣能力，所述阻擋層(21)被設(shè)置在兩個相鄰的電極形成層之間，從而使位于阻擋層一側(cè)上的層狀結(jié)構(gòu)部分與位于阻擋層另一側(cè)上的層狀結(jié)構(gòu)部分絕緣。
6.如前述任一權(quán)利要求所述的電容性物體，其特征在于，所述導(dǎo)電材料制的電極形成層(5，6，13，17)每個包括多個導(dǎo)電的電極形成物體(7，8，9)，并且在這些層中至少一層中的導(dǎo)電物體(7，8，9)被設(shè)置成沿電容性物體的縱向與一相鄰層中的導(dǎo)電物體之間有位置偏移。
7.如權(quán)利要求6所述的電容性物體，其特征在于，在所述導(dǎo)電物體層(5，6，13，17)的至少一層中，導(dǎo)電物體(7，8，9)被設(shè)置成沿電容性物體的縱向至少部分地與一相鄰層中的導(dǎo)電物體重疊。
8.如權(quán)利要求6或7所述的電容性物體，其特征在于，各個層(5，6，13，17)中的各導(dǎo)電物體(7，8，9)被設(shè)置成與同一層中相鄰的導(dǎo)電物體電絕緣。
9.如權(quán)利要求6-8任一項所述的電容性物體，其特征在于，層狀結(jié)構(gòu)(55，56)包括至少一個高電阻物體(18，19)，其被設(shè)置成連接所述導(dǎo)電物體層中的導(dǎo)電物體。
10.如權(quán)利要求9所述的電容性物體，其特征在于，所述高電阻物體(18)是高電阻材料層。
11.如前述任一權(quán)利要求所述的電容性物體，其特征在于，所述層狀結(jié)構(gòu)設(shè)有形成放電電阻的半導(dǎo)體材料制的層(34)。
12.如權(quán)利要求11所述的電容性物體，其特征在于，所述半導(dǎo)體材料制的層(34)是通過卷繞到層狀結(jié)構(gòu)周圍的帶形成的。
13.如權(quán)利要求11或12所述的電容性物體，其特征在于，在半導(dǎo)體材料制的層(34)和所述層狀結(jié)構(gòu)之間設(shè)有絕緣裝置(35)。
14.如權(quán)利要求13結(jié)合權(quán)利要求12所述的電容性物體，其特征在于，所述絕緣裝置(35)是具有比所述半導(dǎo)體材料帶寬度更大的電絕緣材料帶。
15.如前述任一權(quán)利要求所述的電容性物體，其特征在于，所述導(dǎo)電材料層在所述電容性物體的端部之間大致平地延伸。
16.如前述任一權(quán)利要求所述的電容性物體，其特征在于，其包括設(shè)于所述層狀結(jié)構(gòu)的相反的平的側(cè)上的片狀保持元件(24)。
17.如權(quán)利要求16所述的電容性物體，其特征在于，其包括至少一個壓力元件(25)，最好是采用具有高的抗張強度材料制成的帶狀形式，其被設(shè)置成至少部分地圍繞所述片狀保持元件(24)，從而以彼此相向的方向在所述片狀保持元件上施加壓力。
18.如權(quán)利要求16或17所述的電容性物體，其特征在于，所述片狀保持元件(24)具有沿所述層狀結(jié)構(gòu)縱向的波狀，從而使層狀結(jié)構(gòu)(20)處于與片狀保持元件的波狀相對應(yīng)的狀態(tài)。
19.如前述任一權(quán)利要求所述的電容性物體，其特征在于，層狀結(jié)構(gòu)(20)沿所述電容性物體的縱向被扭曲。
20.如前述任一權(quán)利要求所述的電容性物體，其特征在于，層狀結(jié)構(gòu)是通過一個或多個帶狀或片狀的細長元件(1，1a，26，28，30，31)形成的，每個這樣單獨的帶狀或片狀的細長元件構(gòu)成所述組中的一組的至少一層，并沿層狀結(jié)構(gòu)的縱向延伸了其縱向延伸部分的至少一個元件，從而給出所述的層狀結(jié)構(gòu)以及所述電容性物體，縱向延伸部分遠超出所述帶狀或片狀細長元件的寬度。
21.如權(quán)利要求20所述的電容性物體，其特征在于，所述細長元件/多個元件(26，28，30，31)被設(shè)置成沿所述電容性物體的縱向的螺旋形路徑。
22.如權(quán)利要求21所述的電容性物體，其特征在于，所述細長的元件/多個元件(26，28，30，31)被設(shè)置在由具有高抗變形能力的材料制成的芯(27)周圍。
23.如權(quán)利要求20-22所述的電容性物體，其特征在于，所述層狀結(jié)構(gòu)包括兩個或更多細長元件層的組件。
24.如權(quán)利要求23所述的電容性物體，其特征在于，所述細長的元件(26，28)被設(shè)置成沿所述電容性物體縱向的各細長元件層中的螺旋形路徑，兩個相鄰的層中的細長元件(26，28)沿所述電容性物體的周向以不同方向延伸。
25.如權(quán)利要求23所述的電容性物體，其特征在于，所述細長元件(30，31)被設(shè)置成沿所述電容性物體的縱向的各細長元件層中的螺旋形路徑，兩個相鄰的層中的細長元件(30，31)沿所述電容性物體的周向以相同的方向延伸。
26.如權(quán)利要求24或25所述的電容性物體，其特征在于，在兩個所述螺旋形的細長元件的層之間設(shè)有具有良好絕緣性的層，以防止一個帶狀元件中的擊穿傳播到相鄰的帶狀元件。
27.一種根據(jù)權(quán)利要求1的用于制造電容性物體的方法，其特征在于，所述層狀結(jié)構(gòu)(10，11，20，55，56)是通過將導(dǎo)電物體層施加到電絕緣材料層上實現(xiàn)的，所述導(dǎo)電物體層包括多排導(dǎo)電物體，這些排大致相互平行地延伸，相鄰的排中的導(dǎo)電物體沿所述排的縱向在位置上相互偏移，隨后在所述各排之間切割所述電絕緣材料層，從而可以形成多個電絕緣材料條，每個條包括至少一排導(dǎo)電物體(5，6)，接著在保持所述偏移的同時將所述條相互疊加，從而各條中的導(dǎo)電物體的排被設(shè)置成與相鄰的條中的導(dǎo)電物體的排相互平行，并通過所述電絕緣材料相互隔開，在所形成的層狀結(jié)構(gòu)上設(shè)有保護外層(22)。
28.一種電容器，其特征在于，其包括根據(jù)權(quán)利要求1-26任何一項所述的電容性物體，電容性物體在其各自端部設(shè)有用于電壓連接的裝置。
29.如權(quán)利要求28所述的電容器在高壓電網(wǎng)中的應(yīng)用。
30.用于產(chǎn)生無功功率的電容器組，其特征在于，所述電容器組包括如權(quán)利要求28所述的電容器。
31.一種用于長交流電線的串聯(lián)補償?shù)碾娙萜髯?，其特征在于，所述電容器組包括如權(quán)利要求28所述的電容器。
32.一種具有電容特性和電感特性的電力設(shè)備，其特征在于，其包括根據(jù)權(quán)利要求21，22或25所述的電容性物體，所述電容性物體在其各端設(shè)有用于電壓連接的裝置。
33.一種具有電容特性和電感特性的電力設(shè)備，其特征在于，其包括根據(jù)權(quán)利要求1-26任一項所述的電容性物體，所述電容性物體在其各端設(shè)有用于電壓連接的裝置，并且電容性物體的一部分被卷繞成線圈形，從而形成電感性物體(72)。
34.如權(quán)利要求33所述的電力設(shè)備，其特征在于，所述電容性物體的所述部分被卷繞成螺旋形。
35.如權(quán)利要求33或34所述的電力設(shè)備，其特征在于，所述電力設(shè)備包括磁性材料制的芯，并且電容性物體的所述部分被卷繞到所述芯的一部分(74)周圍。
36.如權(quán)利要求32-35任一項所述的電力設(shè)備，其特征在于，所述電力設(shè)備包括至少一個電阻器(76，80)，在電容性物體被連接到電壓源時其被磁連接到產(chǎn)生的磁通。
37.如權(quán)利要求36與權(quán)利要求35結(jié)合所述的電力設(shè)備，其特征在于，所述電阻器(76)通過設(shè)于所述芯周圍的輸電線路導(dǎo)線電連接到所述的芯(73)。
38.如權(quán)利要求36所述的電力設(shè)備，其特征在于，多個電阻器(80)被沿所述電容性物體的縱向以一定相互距離設(shè)置，每個所述電阻器在所述層狀結(jié)構(gòu)周圍延伸。
39.如權(quán)利要求38所述的電力設(shè)備，其特征在于，裝置(82)被設(shè)置成用于維持每個電阻器80與設(shè)于電容性物體內(nèi)部的熱敏部分之間的所述距離。
40.如權(quán)利要求32-39中任一項所述的電力設(shè)備在高壓電網(wǎng)中的應(yīng)用。
41.一種用于在高壓電網(wǎng)中過濾諧波的濾波器，其特征在于，其包括如權(quán)利要求32-39中任一項所述的電力設(shè)備。
全文摘要
一種電容性物體，包括細長的層狀結(jié)構(gòu)(10，11，14，15，55，56，20，60，61，36，62)，其包括一組或多組由導(dǎo)電材料制的兩個電極形成層(5，6，13，17)，所述兩個層通過至少一個電絕緣材料制的層(3，4，16)相互隔開。所述電容性物體被設(shè)計成纜線狀的導(dǎo)體，所述細長的層狀結(jié)構(gòu)由保護外層(22)包圍。本發(fā)明還涉及一種電容器和其它包括這種電容性物體的電力設(shè)備，以及這樣的電力設(shè)備在高壓電網(wǎng)中的應(yīng)用。
文檔編號H01G4/40GK1418367SQ0180659
公開日2003年5月14日 申請日期2001年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月14日
發(fā)明者A·阿伯格, S·瓦德馬斯森 申請人:Abb股份有限公司