Folienkondensatoren

Kondensatoren für hohe Spannungen in der passenden Form

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Folienkondensatoren | Damit ein Defibrillator seinen elektrischen Impuls am Patienten wie gewünscht abgibt, müssen spezielle Kondensatoren darin verbaut werden. Ein Hersteller aus Husum stellt diese her und passt sie auf Wunsch der erforderlichen Bauform an.

Dr. Thomas Ebel
FTCAP, Husum

Damit ein Defibrillator einem Patienten mit schweren Herzrhythmusstörungen Leben retten kann, muss er schnell greifbar sein – und er muss die in seinen Kondensatoren gespeicherte Energie auf Knopfdruck zuverlässig an die Elektroden abgeben.

Was das Erzeugen und Abgeben des Defibrillationsimpulses angeht, unterscheiden sich die an vielen öffentlich zugänglichen Stellen verfügbaren Geräte nicht wesentlich von den manuellen Defibrillatoren, die vom Notarzt oder im Krankenhaus eingesetzt werden. Mittels der am Patienten angebrachten Elektroden messen alle modernen Geräte zunächst den komplexen Körperwiderstand des Patienten – die Impedanz – und passen die Stromstärke und Spannung entsprechend an. Wird schließlich der Impuls abgegeben, der den Herzrhythmus wieder herstellen soll, muss der Strom über den gesamten Zeitraum der Behandlung konstant bleiben. Dies erfordert unter Anderem spezielle Kondensatoren mit sehr hohen Feldstärken, die die hohen Spannungen zuverlässig erbringen können. Entsprechende Produkte haben nur wenige Hersteller im Sortiment.

Die Husumer FTCAP GmbH beispielsweise entwickelt und fertigt in Deutschland Hochspannungskondensatoren für Defibrillatoren auf der Basis eines speziellen Polypropylen-Films. Die Folien werden, wie für Folienkondensatoren allgemein üblich, einseitig mit einer dünnen Metallschicht bedampft. Ihre Spannungsfestigkeit hängt von der verwendeten Filmstärke ab – für höhere Spannungen müssen entsprechend dicke Filme als Dielektrikum verwendet werden. Die obere Grenze für einen einfach aufgebauten Filmkondensator ist bei einer Spannung von etwa 2,5 kV erreicht.

Werden Kapazitäten für höhere Spannungen benötigt – im Defibrillator beträgt die Hochspannung am Kondensator bis 4 kV , lassen sich mehrere Kondensatoren in Serie schalten. Die Spannung teilt sich dann auf, und jeder einzelne Kondensator ist nur noch einem Bruchteil der Gesamtbelastung ausgesetzt.

Um dem Anwender die Montage und das Zusammenschalten mehrerer Einzelkomponenten zu ersparen, können mehrere Kondensatorwickel in einem Gehäuse zusammengefasst werden. Im Gegensatz zu Elektrolytkondensatoren sind für Filmkondensatoren bei einer Serienschaltung keine zusätzlichen Symmetrier-Widerstände erforderlich. Somit lassen sich auch hohe Spannungen erreichen, ohne zusätzliche Verluste in Kauf nehmen zu müssen.

Metallisierte Streifen für
Serienschaltung auf dem Film

Anstatt einzelne Wickel miteinander zu verschalten, gibt es bei Filmkondensatoren noch eine weitere, sehr elegante Art, eine Serienschaltung herzustellen: Durch eine spezielle Form der Metallisierung lässt sich direkt auf dem Film eine Serienschaltung realisieren. Dafür werden in Längsrichtung des Films schmale Metallstreifen auf den Film aufgedampft, dazwischen befinden sich freie Streifen als Isolierung. So entstehen mehrere, in Serie geschaltete Kapazitäten. Auch in diesem Fall muss jede einzelne Kapazität – also jeder Metallstreifen – nur einen Teil der Gesamtspannung aushalten.

Wenn ein Film ausreichend breit ist, lassen sich über 15 Serienschaltungen innerhalb eines Wickels realisieren. So können einzelne Wickel hergestellt werden, die für Spannungen bis über 40 kV geeignet sind.

Kondensatoren, wie FTCAP sie für Defibrillatoren anbietet, müssen auch möglichst leicht und kompakt sein, damit sie sich problemlos in enge Bauräume integrieren lassen. Eine weitere Besonderheit: Das Unternehmen baut die Kondensatoren als trockene Einheiten. Sie haben gegenüber den traditionellen ölimprägnierten Modellen den Vorteil, dass eine Leckage ausgeschlossen ist.

Hochspannungskondensatoren werden im Medizintechnik-Umfeld jedoch nicht nur in Defibrillatoren eingesetzt, sie bewähren sich auch in Röntgengeräten. Dort erzeugen sie in den so genannten Hochspannungskaskaden die hohen Spannungen, mit denen Elektronen beschleunigt werden, um – vereinfacht gesagt – Röntgenstrahlen entstehen zu lassen. Dabei gilt: Nur mit hochwertigen Kondensatoren lässt sich auch eine gute Strahlqualität erreichen. Weil die Hochspannungskaskaden in Röntgengeräten aggressiven Ölen ausgesetzt sind, müssen die eingesetzten Kondensatoren besonders robust sein. Für diese Art von Anwendungen verwendet FTCAP spezielle ölbeständige Materialien.

Um den variierenden Anforderungen an Kondensatoren in der Medizintechnik gerecht zu werden, passt das Husumer Unternehmen seine Lösungen auf Wunsch flexibel an. Das bezieht sich auch auf die Gehäuse, die als Spezialanfertigungen verfügbar sind, und auf die Anschluss-Terminals.

Für die Produktion seiner Hochspannungskondensatoren nutzt das Unternehmen spezielle Anlagen und Techniken wie eine eigens für diesen Zweck konzipierte Vergussanlage. Hier geht es darum, mit einer neu entwickelten Vakuumvergusstechnik eine besonders hochwertige und homogene Isolierung zu erreichen, sodass sich Teilentladungen auf ein Minimum senken lassen. Dafür wird ein spezielles Vergussmaterial für Hochspannungskondensatoren zunächst einer Dünnschichtentgasung bei 10 mbar unterzogen. Das ist erforderlich, weil jede Luftblase im Kondensator Teilentladungen nach sich ziehen kann. Anschließend wird das Vergussmaterial unter Vakuum in die Kondensatoren gefüllt.

Mithilfe dieser Vergussanlage kann FTCAP auch Strecken vergießen. Diese Technik minimiert Lufteinschlüsse und ermöglicht es, den Verguss optimal in das Gehäuse einzubringen. Ein weiterer Vorteil der maßgeschneiderten Anlage: Sie ist sehr flexibel und kann auch kleine Volumen vergießen – was die Fertigung kundenspezifischer Sonderlösungen in verschiedenen Baugrößen vereinfacht.

Jeder einzelne Hochspannungskondensator wird vor der Auslieferung aufwendigen Test- und Messverfahren zur Qualitätssicherung unterzogen, die in voll klimatisierten Räumen bei geringer Luftfeuchtigkeit erfolgen.


Weitere Informationen

FTCAP fertigt seit der Gründung im Jahr 1948 in Husum Kondensatoren für verschiedene Industriezweige. Die Standortwahl begründet der Hersteller mit der erreichbaren Qualität und bietet neben Standard-Kondensatoren auch Sonderformen an.

www.ftcap.de



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