Чем изолировать от протекания тока при высоких температурах?

Вопросы, связанные с химией вообще. Вы можете задать здесь свой вопрос, и мы постараемся на него ответить.
General chemical questions go here
chemigor
Сообщения: 88
Зарегистрирован: Вс июн 21, 2015 5:29 pm
Контактная информация:

Чем изолировать от протекания тока при высоких температурах?

Сообщение chemigor » Чт июл 27, 2017 7:32 pm

Добрый день,

опять я к Вам со своими тараканами.

Ищу низковольтный изолятор в виде краски или чего-то похожего, чтобы

* в его тонком слое, например 50микрон он не пробивался бы примерно 1-2 В,
* был неактивен с с медью, нержавейкой, алюминием, кобальтом, никелем и графитом при температурах до 1100С,
* а также его бы не сложно было бы мелкодисперсно (слоем в 50микрон) нанести на поверхности вышекуказанных материалов, например, прокрасив суспензией этого изолятора в каком-то легко летучем растворителе.

Контакт этого изолятора с деталями под напряжением будет с нажимом, возможно в несколько десятков бар, ибо электромагнитную катушку неподеццки распирает если она пару тесел излучает :)

Сам склоняюсь в сторону силикагеля с ВЭЖК колонки, или оксида алюминия, или может магния, но не уверен, что у оных хорошая и непроводящая пленка получится, из альтернатив думаю про TiO2, но ИМХО, он с графитом может при этих температурах прореагировать... Возникающая милипизерная емкость в случае с Al2O3 не мешает.

Пожалуйста, посоветуйте, в какую сторону копать.

Спасибо!

kbob
Сообщения: 495
Зарегистрирован: Сб окт 17, 2009 9:48 am

Re: Чем изолировать от протекания тока при высоких температурах?

Сообщение kbob » Чт июл 27, 2017 8:01 pm

Обратитесь к конструкторам Шаттла или Бурана они там чем-то крылья покрывают чтобы не обгорали.

А может быть высокотемпературные стеклоэмали подойдут
http://viam.ru/public/files/2008/2008-205144.pdf
If you are not part of the solution, you are part of the precipitate.

Аватара пользователя
avor
Сообщения: 9628
Зарегистрирован: Пн янв 24, 2005 1:13 pm

Re: Чем изолировать от протекания тока при высоких температурах?

Сообщение avor » Чт июл 27, 2017 8:45 pm

Там(в ВКА) как раз использовали пористый кварц. В данном случае рекомендовал бы аэросил. Но совершенно непонятно как оно будет удерживаться на металлической или графитовой жиле. Это ж вульгарно выражаясь - песок. Может быть нужно делать оплетку из тонкой кварцевой нити.

ximi
Сообщения: 1441
Зарегистрирован: Вс янв 29, 2012 7:50 pm

Re: Чем изолировать от протекания тока при высоких температурах?

Сообщение ximi » Чт июл 27, 2017 9:53 pm

Тетраэтоксисилан.
На воздухе быстро гидролизуется до аэросила ... адгезия хорошая к металлам и стеклу !

Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 9830
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

Re: Чем изолировать от протекания тока при высоких температурах?

Сообщение Гесс » Чт июл 27, 2017 10:07 pm

Это которым 100% спирт делают? да, говорят остаток не смывается ничем и колбы можно выбрасывать сразу.

Аватара пользователя
avor
Сообщения: 9628
Зарегистрирован: Пн янв 24, 2005 1:13 pm

Re: Чем изолировать от протекания тока при высоких температурах?

Сообщение avor » Чт июл 27, 2017 10:08 pm

Плавиковка должна жрать.

chemigor
Сообщения: 88
Зарегистрирован: Вс июн 21, 2015 5:29 pm
Контактная информация:

Re: Чем изолировать от протекания тока при высоких температурах?

Сообщение chemigor » Чт июл 27, 2017 11:30 pm

Спасибо всем большое за советы!

похоже, что да, тетраэтоксисилан - то, что надо!

> Но совершенно непонятно как оно будет удерживаться на металлической или графитовой жиле

у меня обмотка лентой ширины с 1см и толщины около 0.1мм. Мне хочется намотать чем больше, тем лучше витков, хорошо из друг от друга изолируя, то есть изолятор во время работы там между витками запрессуется.

Пробно в качестве изолятора использовал нихромовую ленту - если ее взять в 2 раза толще меди, то потери перпендикулярно обмотке примерно равны резистивным потерям в меди. Но суммарно витков в 3 раза меньше получается и греется в 2 раза больше. Вот за этот фактор в 6 раз я и борюсь, ибо уже при 1Тесла эта балалайка до большой (около 500С) температуры разогревается. Дырки делать с водяным охлаждением лениво, хочется что-то проще.

А графит и остальные металлы - это корпуса и всякие вокруг да около крепления, на которые иногда тоже усилие попадает.

Посему пошел в сигме тетраэтоксисилан заказывать, надеюсь, в понедельник проэкспериментировать.

ximi
Сообщения: 1441
Зарегистрирован: Вс янв 29, 2012 7:50 pm

Re: Чем изолировать от протекания тока при высоких температурах?

Сообщение ximi » Чт июл 27, 2017 11:57 pm

Это которым 100% спирт делают?
Да ! Он самый ... убийца колб :)

Аватара пользователя
serg1
Сообщения: 649
Зарегистрирован: Чт ноя 20, 2008 11:16 pm
Контактная информация:

Re: Чем изолировать от протекания тока при высоких температурах?

Сообщение serg1 » Пт июл 28, 2017 12:37 am

В трансформаторах между пластинами делают изоляцию на основе оксидов/силикатов магния

Аватара пользователя
antabu
Сообщения: 2430
Зарегистрирован: Пн май 25, 2009 7:00 pm

Re: Чем изолировать от протекания тока при высоких температурах?

Сообщение antabu » Пт июл 28, 2017 5:57 am

Каким-то образом диэлектрики наносят из коллоидного раствора электрофорезом.
См. Защитные технологические покрытия и тугоплавкие эмали(84)Солнцев С.С.
Температуроустойчивые неорганические покрытия(76)Аппен А.А.
Мой Карфаген обязан быть разрушен.
Новодворская.

Аватара пользователя
Авас Петяев
Сообщения: 29
Зарегистрирован: Вт апр 04, 2017 11:31 pm

Re: Чем изолировать от протекания тока при высоких температурах?

Сообщение Авас Петяев » Пт июл 28, 2017 10:52 am

Цитирую часть вопроса: "был неактивен с медью, нержавейкой, алюминием, кобальтом, никелем и графитом при температурах до 1100С".

Вы это серьезно про 1100°C? Какие тут могут быть "медь, нержавейка, алюминий, кобальт, никель и графит". Ни один из этих материалов не работает при 1100°C на воздухе. Точно так же не существует никаких эмалей, пригодных для этой температуры, я уже не говорю о аэросиле и прочих фантазийных "суперпокрытиях", наносимых кисточкой, электрофорезом или гиперболоидом.

Материалов, работающих при 1100°C на воздухе совсем немного, а металлических, кроме платиновых, и вовсе один - фехраль. Кстати, фехраль при этой температуре покрывается плотным слоем оксида алюминия, который изолирует ее поверхность и спасает спиральные проволочные нагреватели от межвитковых замыканий (то, что Вы хотели).

chemigor
Сообщения: 88
Зарегистрирован: Вс июн 21, 2015 5:29 pm
Контактная информация:

Re: Чем изолировать от протекания тока при высоких температурах?

Сообщение chemigor » Пт июл 28, 2017 11:43 am

Спасибо за советы!

> В трансформаторах между пластинами делают изоляцию на основе оксидов/силикатов магния

да, Вы правы, поэтому в стартовом топике и упомянул оксид магния, но нет понимания как его адекватно и тонким слоем нанести.



> Вы это серьезно про 1100°C? Какие тут могут быть "медь, нержавейка, алюминий, кобальт, никель и графит". Ни один из этих материалов не работает при 1100°C на воздухе.

ну про 1100C - это мне повезло, а про воздух - это вам показалось :)

Наверное я слишком опрометчиво посчитал, что все должны понимать, что воздуха и даже любого инертного газа там быть не должно - вся конструкция на данный момент представляет такой литой кусок сплавов и керамики с двумя контактами для питания на пару килоампер.

Собственно я и далее планировал оставаться в таком же конструктиве - без каких-либо газов и жидкостей, но ищу адекватную замену нихрому на естественный диэлектрик, пока попробую с тетраэтоксисилан, может мелкодисперсный оксид магния к нему подмешаю.
Последний раз редактировалось chemigor Пт июл 28, 2017 3:15 pm, всего редактировалось 1 раз.

kbob
Сообщения: 495
Зарегистрирован: Сб окт 17, 2009 9:48 am

Re: Чем изолировать от протекания тока при высоких температурах?

Сообщение kbob » Пт июл 28, 2017 2:12 pm

А причем тут тогда магнитное поле 2Т ? Я думал что главное это магнитное поле, а нагрев вторичен.
If you are not part of the solution, you are part of the precipitate.

chemigor
Сообщения: 88
Зарегистрирован: Вс июн 21, 2015 5:29 pm
Контактная информация:

Re: Чем изолировать от протекания тока при высоких температурах?

Сообщение chemigor » Пт июл 28, 2017 3:14 pm

Так 2Т сделать длительно без сверхпроводников и без ужасного нагрева очень проблематично. А мне может и 3Т хотелось бы на попробовать. Я же если синтерить сам магнит буду, это может долго длиться. Если бы это секундное дело было бы, то и 10Т можно сделать с нагревом на 200С, а если долго (то есть когда стационарно электричества столько подается, сколько тепла уносится), то да до 1000С внутри катушек может возникнуть.

Можно конечно раздувать габариты электромагнита до тонны и потребление до сотен киловатт, тогда будет проще, но хотелось бы иметь достаточно маленькие габариты, слегка большие, чем сам магнит, чтобы все успешно делать.

kbob
Сообщения: 495
Зарегистрирован: Сб окт 17, 2009 9:48 am

Re: Чем изолировать от протекания тока при высоких температурах?

Сообщение kbob » Пт июл 28, 2017 6:21 pm

chemigor писал(а):
Пт июл 28, 2017 3:14 pm
Так 2Т сделать длительно без сверхпроводников и без ужасного нагрева очень проблематично. А мне может и 3Т хотелось бы на попробовать. Я же если синтерить сам магнит буду, это может долго длиться. Если бы это секундное дело было бы, то и 10Т можно сделать с нагревом на 200С, а если долго (то есть когда стационарно электричества столько подается, сколько тепла уносится), то да до 1000С внутри катушек может возникнуть.

Можно конечно раздувать габариты электромагнита до тонны и потребление до сотен киловатт, тогда будет проще, но хотелось бы иметь достаточно маленькие габариты, слегка большие, чем сам магнит, чтобы все успешно делать.
У меня был электромагнит на 2.4 Т (пермендюровый сердечник) - 1 кВт, не так чтобы сильно грелся (за счет тепловой инерции)
выглядел примерно так, но заводские обмотки пришлось перемотать.
Изображение
Эффект Холла я на нем изучал.
Отвертку невозможно рукой оторвать при поле большем 2Т

Вообще при нагреве меди от 330К до 1300К сопротивление возрастает в 4 раза, а тепловыделение в 16 раз - оно вам надо?
А при охлаждении до жидкого азота, наоборот тепловыделение падает примерно в 15 раз.
If you are not part of the solution, you are part of the precipitate.

chemigor
Сообщения: 88
Зарегистрирован: Вс июн 21, 2015 5:29 pm
Контактная информация:

Re: Чем изолировать от протекания тока при высоких температурах?

Сообщение chemigor » Пт июл 28, 2017 10:24 pm

> У меня был электромагнит на 2.4 Т (пермендюровый сердечник) - 1 кВт, не так чтобы сильно грелся (за счет тепловой инерции)
так правильно, в таких габаритах конечно можно, у меня-то сейчас 7см диаметр и примерно столько же высота при нескольких КВаттах, 1Т и примерно 500С во внутренней части катушки.

Да и гельмгольцевы катушки не сильно удобны, ибо мне там магнитный порошок прессовать...

Я конечно понимаю, что от объема установки при прочих равных испускаемое тепло на объем падает как 3-я степень, то есть мне надо увеличивать объем, но такое грубое решение я всегда успею сделать, но ведь хочется маленькие и удобные габариты, тем более, что нагреваться до 1000 градусов будет существенно небольшая часть катушки, то есть падение проводимости должно быть не в 4-5 раз, а на десятки процентов.

ximi
Сообщения: 1441
Зарегистрирован: Вс янв 29, 2012 7:50 pm

Re: Чем изолировать от протекания тока при высоких температурах?

Сообщение ximi » Сб июл 29, 2017 1:06 am

* был неактивен с с медью, нержавейкой, алюминием, кобальтом, никелем и графитом при температурах до 1100С,
А то что медь и алюминий при 1100С жидкие ?
Последний раз редактировалось ximi Сб июл 29, 2017 1:10 am, всего редактировалось 1 раз.

ximi
Сообщения: 1441
Зарегистрирован: Вс янв 29, 2012 7:50 pm

Re: Чем изолировать от протекания тока при высоких температурах?

Сообщение ximi » Сб июл 29, 2017 1:09 am

Сам склоняюсь в сторону силикагеля с ВЭЖК колонки, или оксида алюминия, или может магния, но не уверен, что у оных хорошая и непроводящая пленка получится, из альтернатив думаю про TiO2, но ИМХО, он с графитом может при этих температурах прореагировать...
TiO2 SiO2 MgO ZrO2 Al2O3

Можно смотреть в сторону металлорганики .. она при гидролизе дает оксиды металлов а хорошую адгезию к металлам.

kbob
Сообщения: 495
Зарегистрирован: Сб окт 17, 2009 9:48 am

Re: Чем изолировать от протекания тока при высоких температурах?

Сообщение kbob » Сб июл 29, 2017 7:04 am

chemigor писал(а):
Пт июл 28, 2017 10:24 pm
> У меня был электромагнит на 2.4 Т (пермендюровый сердечник) - 1 кВт, не так чтобы сильно грелся (за счет тепловой инерции)
так правильно, в таких габаритах конечно можно, у меня-то сейчас 7см диаметр и примерно столько же высота при нескольких КВаттах, 1Т и примерно 500С во внутренней части катушки.

Да и гельмгольцевы катушки не сильно удобны, ибо мне там магнитный порошок прессовать...
У меня был объем ~ 1см3, но нужно было переменное магнитное поле от +2.4 до -2.4. У каждого свои задачи.
Но я бы исключил нагревы до высоких температур, пожароопасно все-таки.
If you are not part of the solution, you are part of the precipitate.

chemigor
Сообщения: 88
Зарегистрирован: Вс июн 21, 2015 5:29 pm
Контактная информация:

Re: Чем изолировать от протекания тока при высоких температурах?

Сообщение chemigor » Вт авг 01, 2017 7:30 pm

> А то что медь и алюминий при 1100С жидкие ?

понятно я имел ввиду, что до их жидкого состояния :)

Если моделировать теплоперенос, складывается глупая ситуация, что максимально достигаемое магнитное поле получается при очень больших температурных градиентах в катушке, то есть при размере катушки в 3см на одном ее краю температура почти комнатная (из-за водяного охлаждения) а на другой, которая впритык к синтерящейся детали - практически максимум, который может этот материал (в данном случае медь) выдержать. Там, где алюминий, уже температуры получаются существенно ниже, но тоже не комнатные.

Разница в магнитном поле получается примерно в 10 раз сравнивая холодную и "от души" нагретую катушки, то есть если иметь холодную катушку маленьких размеров, у меня будет 0.3-0.5Т, а хорошо нагретая может спокойно обеспечить 5Т.

Так как имея падение напряжения на катушках и профиль теплопроводности я могу на лету контролировать температуру в обмотках не засовывая туда термопару, получается, можно по крайней мере работать на предсказуемо высокой, вплоть до 1080С температуре.

Вопрос по меди: скажите, пожалуйста, до какой температуры она не размягчается, то есть не потеряет форму летны, плотно намотанной в катушке?

Ответить

Вернуться в «общехимические вопросы / general chemical issues»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 5 гостей