1、DK 621.319.4 : 621.39 DEUTSCHE NORMEN Januar 1968 Hochfrequenz-Leistungskondensatoren mit Nennspannungen ber 1 kV und Blindleistungen ber 0,2 kVA Technische Werte DIN - 41 900 Radio Frequency Transmitter Capacitors for rated voltages higher than 1 kV and rated powers higher than O2 kVA Diese Norm is
2、t eine Gemeinschaftsarbeit des Fachnormenausschusses Elektrotechnik im Deutschen NormenausschuB (DNA) und des Verbandes Deutscher Elektrotechniker (VDE) im Rahmen des VDE/FNE-Gemeinschaftsausschusses Kondensatoren. Ergnzend zu dieser Norm wird auf VDE 0560 Teil 10 hingewiesen. 1. Begriffe 1.1. Hochf
3、requenz - Leistungskondensatoren sind Kondensatoren mit einem Dielektrikum aus einem kera- mischen Werkstoff der Gruppen KER 221, KER 331, KER 31 1 oder KER310 nach DIN 40685 oder aus Glimmer mit Ab- messungen, die die Abfuhr der Verlustwrme durch freie Konvektion und Strahlung gewhrleisten. Die Kon
4、densatoren mit keramischem Dielektrikum haben die Form von Rohren, Tpfen oder Platten mit verstrkten oder wulstfrmig ausgebildeten Rndern (siehe DIN 41 901, DIN 41 902, DIN 41 904 und DIN 41 905). Die Elektroden sind festhaftend auf dem Dielektrikum aufgebracht. Die Kondensatoren mit Glimmer als Die
5、lektrikum sind durch Schichtung von Glimmer- und Metallfolien aufgebaut. Sie sind in offener Bauart und in metallische Gehuse eingebaut lief erbar. 1.2. Nennwerte 1.2.1. Die N e n n I e i s t u n g QN ist die Blindleistung, fr die der Kondensator unter Bercksichtigung seiner dielektrischen Verluste
6、bei sinusfrmiger Wechselspannung bemessen und nach der er benannt ist. Sie ergibt sich aus PN/tan d (siehe Abschnitt 1.2.2) und isr demnach auf eine Umgebungstemperatur von 50 OC bezogen. 1.2.2. Die Ne n n v e r I u s t I e ist u n g PN ist die Wirk- leistung (U2w Ctan 6) bei sinusfrmiger Wechselspa
7、nnung, fr die der Kondensator bei einer Umgebungstemperatur von 50 OC bemessen ist. 1.2.3. Die N e n n s p a n n u n g N ist der Scheitelwert der sinusfrmigen Wechselspannung oder die Summe aus Gleichspannung und Scheitelwert der sinusfrmigen Wech- selspannung, fr die der Kondensator bemessen ist. 1
8、.2.4. Der N e n n s t r o m ZN ist der Effektivwert des sinusfrmigen Stromes, fr den die Stromleitwege des Kondensators bemessen sind. 1.2.5. Der N e n n f r e q u e n z b e r e i c h ist der Bereich zwischen zwei Grenzwerten der Frequenz, in dem ohne anliegende Gleichspannung bei einer Umgebungstem
9、pe- ratur von 5OoC die Dauergrenzleistung Q gleich der Nennleistung QN ist. 1.2.5.1. Der untere Grenzwert des Nenn- f re q u e n z b e r e i c h e s ist die hchste Frequenz, bei welcher ohne anliegende Gleichspannung und bei einer Umgebungstemperatur von 50 OC die Dauergrenzspan- nung U gleich der N
10、ennspannung UN ist. 1.2.5.2. Der obere Grenzwert des Nenn- f r e q u e n z b e re i c h e s ist die niedrigste Frequenz, bei welcher ohne anliegende Gleichspannung und bei einer Umgebungstemperatur von 50 OC der Dauergrenzstrom Z, gleich dem Nennstrom ZN ist. g g 1.3. Grenzwerte (siehe auch Anlage)
11、1.3.1. Die Dauergrenzleistung Q, ist die hchste Blindleistung, mit welcher der Kondensator dauernd be- lastet werden darf. Bei einer Umgebungstemperatur 6, = 50 OC ist sie innerhalb des Nennfrequenzbereiches gleich der Nennleistung QN. Bei anderen Umgebungstemperaturen zwischen - 25 “C und + 100 OC
12、ist sie innerhalb des sich dann ergebenden Grenz- jrequenzbereiches um den Temperaturfaktor Fi) grer oder kleiner als die Nennleistung QN. Unterhalb und oberhalb des entsprechenden Grenzfrequenz- bereiches ist sie von der Frequenz und von der Spannung bzw. vom Strom abhngig. 1.3.2. Die Dauergrenzspa
13、nnung Ug ist der hchste Scheitelwert der Wechselspannung oder der hchste Wert der Summe aus Gleichspannung und Scheitel- wert der Wechselspannung, mit welcher der Kondensator dauernd betrieben werden darf. Sie ist innerhalb und oberhalb des entsprechenden Grenz- frequenzbereiches von der Frequenz ab
14、hngig. 1.3.3. Der D a u e r g re n z s t r o m I, ist der hchste Effektivwert des Stromes, mit welchem der Kondensator dauernd betrieben werden darf. Er ist unterhalb und innerhalb des entsprechenden Grenz- frequenzbereiches von der Frequenz abhngig. 1.3.4. Ein Grenzfrequenzbereich ist der Be- reich
15、 zwischen zwei Grenzwerten der Frequenz, in dem bei anliegender Gleichspannung undloder einer von 50 OC abweichenden Umgebungstemperatur die Dauergrenzlei- stung Q, gleich dem um den Temperaturfaktor F 1) ver- gr3erten oder verkleinerten Wert der Nennleistung (QN * F) ist. 1.3.4.1. Der untere Grenzw
16、ert eines Grenz- f r e q u e n z b e r e i c h e s f, ist die hchste Frequenz, bei welcher bei anliegender Gleichspannung undloder einer von 50 OC abweichenden Umgebungstemperatur die Dauergrenzspannung , gleich dem um die anliegende Gleichspannung verminderten Wert der Nennspannung (UN - u-) ist. 1
17、.3.4.2. Der obere Grenzwert eines Grenz- f re q u e n z b e re i c h e s f, ist die niedrigste Frequenz, bei welcher bei anliegender Gleichspannung undloder einer von 50 OC abweichenden Umgebungstemperatur der Dauergrenzstrom Z gleich dem Nennstrom ZN ist. g 1) Temperaturfaktor F siehe Abschnitt 5 F
18、ortsetzung Seite 2 bis 5 Erluterungen Seite 6 bis 8 FachnormenausschuB Elektrotechnik im Deutschen NormenausschuB (DNA) - leinverkouf der Norrnblter durch Beuth-Vertrieb GmbH, Berlin 30 und Kln DIN 41 900 Jan. 7968 Preisgr. 6 i .6a DIN1 DIN 41900 68 279Li442 00b7913 802 Temperatur- und Untere Grenzt
19、emperatur Feuchtebereich Obere Grenztemperatur - -25%) -25OC) +looOC +looOC Zulssige Feuchte- beanspruchung nein nein Betauung 20 oc Anlieferung Glimmer-Kondensatoren 1: 5 O/, 1: 2 O/,. f 1 o/o a) Verlust- 2.6.1. bei 20 OC tan d 2.6.2. bei der oberen Grenztemperatur Isolationswiderstand Gte der Isol
20、ierung 5) faktor 5 0,s -10-3 5 i -10-3 2 100 51 25000s5) - I I I Dauergrenzspannung g in kV (Scheitelwert) UN _n Oberer Grenzwert des MHz Nennfrequenzbereiches 2 159 IN QNC Normen ber Bauformen Keramik-Kondensatoren DIN 41 901, DIN 41 902, DIN 41 904 DIN 41 905 Glimmer-Kondensatoren in Vorbereitung
21、DIN1 DIN 41900 b8 2794442 0067934 749 Seite 2 DIN 41 900 2. Betriebsbedingungen und Eigenschaften - - 2.1. - 2.2. Anwendungsklassen nach DIN 40040 (Vornorm) HMG I HMF Art der Betriebsbedingungen und Eigenschaften HPC -25 OC +85 OC 1 O0 Oo r.F. 80 O/o r.F. ia Betriebszuverlssigkeit nach DIN 40 040 (V
22、ornorm) in Vorbereitung 2.3. Mechanische Beanspruchung Klimatische Sonderbeanspruchung 2.4. 2.5. - Kapazitt 2.5.1. Zulssige Abweichung Keramik-Kondensatoren I 1:200/0, 1: loolo I 2.5.2. Temperaturabhngigkeit nach Angabe des Herstellers 2.6. 2.7. 2.8. Spannungs-, Strom- und Leistungsbelastbarkeit unt
23、erhalb I innerhalb I oberhalb des Nennfrequenzbereiches Dauergrenzwerte, unterer sowie oberer Grenzwert des Nennfrequenzbereiches bei reiner Wechselspannungs- beanspruchung und bei einer Umgebungstemperatur von 6, = 50 OC. 6) 7) 8) 2 159 I, QN +c I 318 Dauergrenzleistung Q, in kVA vQN-l-c 159 i UN*f
24、C Dauergrenzstrom lg in A 1 225 318 QN Unterer Grenzwert des MHz Nennf requenzbereiches 2.9. - zu 2.1. - zu 2.2. zu 2.3. zu 2.4. zu !.5.1. - - zu 5.2. zu 2.6. zu 2.7. - zu 2.8. - zu 2.9. - DIN1 DIN 41900 68 m 2794442 0067915 6/35 m DIN 41 900 Seite 3 Bemerkungen Gemessen an der kltesten bzw. wrmsten
25、 Stelle der Oberflche des Kondensators 1) Niedrigste Transporttemperatur abweichend von DIN 40040: -50 OC 2) Jedoch nur 60 Tage im Jahr, im brigen 750/0 relative Luftfeuchte 3, Jedoch nur 30 Tage im Jahr, im brigen 85% relative Luftfeuchte - Zulssige Lagerung in dem Temperatur- und Feuchtebereich de
26、r Anwendungsklasse (siehe Abschnitt 2.1): Anwendungsklasse HMG 5 Jahre, Anwendungsklasse HMF und HPC 10 Jahre Die zulssige Lagerung bezieht sich nicht auf die Oberflchenbeschaffenheit der Anschlsse; diese mssen gegebenenfalls gegen Korrosion geschtzt werden. Die Isolierstredten der Kondensatoren sol
27、len vor Inbetriebnahme gesubert werden. Messung der Kapazitt siehe VDE OMO Teil 10 5 35 4) Jedoch nicht weniger als 05pF Temperaturbeiwert der Kapazitt fr Keramik-Kondensatoren entsprechend den in den Normen ber Bauformen angefhrten Keramikarten (Typ 221 usw.) siehe DIN 40685 Temperaturbeiwert der K
28、apazitt fr Glimmer-Kondensatoren: +30 - 10-6/grd (Richtwert) Messung des Verlustfaktors siehe VDE 0560 Teil 10 5 36 Der im Betrieb zulssige Verlustfaktor ergibt sich aus der in den Normen ber Bauformen angegebenen Nennverlustleistung und der Nennleistung (tan = PN/QN) 5j Fr Kondensatoren mit Kapazit
29、ten ab 0,5 pF als Zeitkonstante t = R C Messung des Isolationswiderstandes siehe VDE OMO Teil 10 0 37 6) Die Formeln gelten fr Zahlenwerte der Nennspannung (Scheitelwert) in kV der Nennleistung in kVA des Nennstromes (Effektivwert) in A der Kapazitt in pF und der Frequenzen in MHz Die in den Normen
30、ber Bauformen angegebenen Zahlenwerte knnen somit ohne Umrechnung in die Formeln eingesetzt werden. 7) Dauergrenzwerte, untere sowie obere Grenzwerte der Grenzfrequenzbereiche bei Belastung mit Wechsel- spannung und anliegender Gleichspannung und/oder bei von 50 OC abweichenden Umgebungstemperaturen
31、 siehe Anlage I. 8) Prfungen siehe VDE O560 Teil 10 50 39 bis 43, 47, 52. DIN1 DIN 41900 b 2794442 00b791b 511 Seite 4 DIN 41 900 3. Aufschriften Die Aufschrift mut3 in Ubereinstimmung mit VDE O560 Teil 10/10.64 nachstehende Angaben enthalten: 1) Nennwert der Kapazitt und Kapazittstoleranz 2) Nennsp
32、annung in kV (Scheitelwert) 3) Kurzbezeichnung nach DIN oder Firmentyp 4) Nennleistung in kVA 5) Nennstrom in A (Effektivwert) 6) Art des Dielektrikums bei Keramik-Kondensatoren darf die Art des Dielek- trikums durch Farbzeichen oder farbige Lackierung wie folgt gekennzeichnet werden: KER 221 : rot
33、KER 311, 331: grn KER 310: blau bei Glimmer-Kondensatoren: ,Glimmer? 8) Kurzbezeichnung der VDE-Bestimmung, welcher der Kondensator entspricht: ,%O-lo?, also ohne die Buchstaben ,VDE? VDE-Zeichen, falls Genehmigung zur Fhrung des VDE- Zeichens erteilt ist, siehe VDE 0560 Teil lO/lO.64 32 9) Nennisol
34、ationsspannung in kV (Scheitelwert), falls ZU- treffend 10) Kennzeichen fr den Au6enbelag nach DIN 41 313, falls zutreffend Soweit Angaben nicht auf dem Kondensator angebracht werden knnen, mssen sie auf der Verpackung stehen. 4. Weitere Angaben (z. B. ber Kriech- und Luftstrecken, Sicherheitsbestim
35、mungen und elektrische, mechanische und klimatische Prfungen) 7) Ursprungszeichen, Herstellungsrnonat und -jahr siehe VDE 0560 Teil 10/10.64 DINI DIN 43900 b8 2794442 O067937 458 9 DIN 41 900 Seite 5 5. Schaubild mit Formeln fr die Dauergrenzwerte und die Grenzwerte des Nenn- und der Grenzfrequenzbe
36、reiche Nennwerte: Grenzwerte: C Istwert der Kapazitt in pF U- Gleichspannungs- Q, Dauergrenzleistung in kVA anteil in kV I Dauergrenzstrom in A f, unterer Grenzwert des f, oberer Genzwert des 6 N - U- Wechselspannungsanteil (Scheitelwert) in kV Grenzfrequenzbereiches in MHz QN Nennleistung in kVA I,
37、 Nennstrom in A Grenzfrequenzbereiches in MHr U Dauergrenzspannung f Frequenz in MHz 6 U, Nennspannung (Scheitelwert) in kV (Scheitelwert) in kV ?Y, Umgebungstemperatur in OC F Temperaturfaktor fr Anwendungsklasse HMG und HMF: loooc - 23, 50 “C 85 “C - 6, 35 oc- HPC: I l A I I U- Die Abhngigkeit des
38、 Dauergrenzstromes von der Temperatur ist nicht von praktischer Bedeutung und deshalb nicht bercksichtigt. DIN1 DIN 41900 bB 2794442 00b79LB 394 = Seite 6 DIN 41 900 Erluterungen Bereits zu Beginn der Normungsarbeiten fr keramische Hochfrequenz-Leistungskondensatoren erwies es sich als erforderlich,
39、 den Normen ber Bauformen (DIN 41 901, DIN 41 902, DIN 41 904 und DIN 41 905) ein Blatt mit all- gemeinen Angaben voranzustellen. Die bisherige Norm ber elektrische Daten und Aufbau (DIN 41 341), d ie zu- nchst nur fr die technischen Werte keramischer Klein- Kondensatoren gedacht war, enthielt zwar
40、auch einige, fr den Anwender jedoch vllig unzureichende Angaben ber keramische Leistungs-Kondensatoren, Es fehlten neben der Klarlegung der erforderlichen Begriffe vor allen Dingen aber Angaben ber die Verknpfung von Spannung, Lei- stung und Strom mit der Frequenz und mit der Bauform der Kondensator
41、en. Die Aufnahme der Grenzwerte des Nennfrequenzbereiches fr jede Bauform in die oben ge- nannten Normen ermglicht es zwar dem Anwender, die fr den einzelnen Fall gnstigste Bauform schnell ZU ermitteln, fr die beste wirtschaftliche Ausnutzung und im Hinblick auf die Betriebszuverlssigkeit war es abe
42、r weiterhin not- wendig, den Einflu6 der Umgebungstemperatur und die bei anliegender Gleichspannung sich ergebenden Anderungen der Dauergrenzwerte darzulegen. Dabei wurde angestrebt, diese Verknpfung mit Hilfe von Schaubildern bersichtlich darzustellen und zum anderen die erforderlichen Formeln zur
43、Berechnung der Dauergrenzwerte so zu vereinfachen, da6 die in den Normen ber Bauformen angegebenen Nennwerte ohne umstndliche Umrechnung eingesetzt wer- den knnen. In dem Schaubild Abschnitt 5 ist der Einflu6 der Umgebungs- temperatur angedeutet, die Auswirkung eines Gleichspan- nungsteiles jedoch n
44、ur in die Formeln aufgenommen, um die Darstellung nicht unbersichtlich zu machen. Es ist aber sicher fr den Anwender ntzlich, wenn an Hand eines Beispiels noch eine Darstellung des Einflusses der Um- gebungstemperatur bei gleichzeitig anliegender Gleich- Spannung auf die Dauergrenzwerte gegeben wird
45、. Fr den Plattenkondensator200C600/10 DIN 41 905-KER 221, dessen Nennleistung 40 kVA und dessen Nennspannung 10 kV (Scheitelwert) betrgt, ist der Verlauf der Dauergrenzwerte fr verschiedene Umgebungstemperaturen bei gleichzeitig anliegenden verschiedenen Gleichspannungen ber der Frequenz dargestellt
46、 (siehe Bild i). Es ist zu sehen, da6 nicht nur die Umgebungstemperatur 6, sondern auch eine anliegende Gleichspannung die GrBe des Grenzfrequenzbereiches, der den Bereich der best- mglichen Ausnutzung eines HF-Leistungs-Kondensators dar- stellt, beeinflub. Da die Dauergrenzspannung g die Nennspannu
47、ng UN, fr die der Kondensator bemessen ist, nicht berschreiten darf, wird der Grenzwert der Wechsel- spannung (u, - U-) mit steigendem Gleichspannungsanteil kleiner. Das hat zur Folge, da3 die zugehrigen Grenz- frequenzbereiche in gleichem Sinne schmaler werden. Der untere Grenzwert dieser Bereiche
48、verschiebt sich - um den 2 UN Faktor 1 A 1 - nach hheren Frequenzen. Es kann - -1 dann der Fall eintreten, da8 die vorgesehene Betriebs- frequenz eines Kondensators zwar in dessen N e n n fre- quenzbereich liegt, nicht aber in dem bei anliegender Gleich- Spannung sich ergebenden G r e n z frequenzbe
49、reich. Dann ist die erzielbare Dauergrenrleistung kleiner als die Nenn- leistung, und der Kondensator ist nicht voll ausgenutzt. Wird zum Beispiel der genannte Kondensator bei einer Umgebungstemperatur von u, = 50 OC bei O,% MHz, also innerhalb des Nennfrequenzbereiches betrieben, so er- reicht er mit einer Dauergrenzspannung von g = 92 kV die Nennleistung QN = 40 kVA. Liegt jedoch eine Gleich- Spannung von 4 kV an, so verschiebt sich der unte
