تطبيقات المواد الكربونية في الهندسة الكهربائية
يُستخدم الكربون بمختلف أشكاله ومع مزيج من المواد الأخرى بشكل واسع في الهندسة الكهربائية. يتم تصنيع المواد الكهربائية المصنوعة من الكربون من الجرافيت وأشكال أخرى من الكربون.
يُستخدم الكربون في التطبيقات التالية في الهندسة الكهربائية–
لصنع الشعيرة لـمصباح الإشعاع الحراري
لصنع نقاط الاتصال الكهربائية
لصنعالمقاومات
لصنع الفرش لآلات كهربائية مثل آلات التيار المستمر،المولدات المتزامنة.
لصنع عناصر خلايا البطاريات
لصنع أقطاب الكربون للمفرنات الكهربائية
أقطاب الإنارة القوسية واللحام
لصنع مكونات الصمامات والأنابيب تحت الضغط المنخفض
لصنع أجزاء للمعدات الاتصالية.
استخدام الكربون لصنع الشعيرة لمصباح الإشعاع الحراري
يُستخدم الكربون مع الوسط الغازي غير النشط لصنع الشعيرة لـمصباح الإشعاع الحراري. مقاومة الكربون حوالي 1000-7000 ميكرو أوم - سم ونقطة الانصهار حوالي 3500°س. مما يجعله مناسبًا لصنع الشعيرة لمصباح الإشعاع الحراري. الكفاءة التجارية لمصباح الشعيرة الكربونية هي 4.5 لومين لكل واط أو 3.5 واط لكل قوة شمعة. يسبب الكربون تأثير التسويد في مصابيح الإشعاع الحراري. لمنع هذا التسويد للضوء، يتم تحديد درجة الحرارة التشغيلية حتى 1800°س.
استخدام الكربون لصنع نقاط الاتصال الكهربائية
يُستخدم الكربون كألياف مشكلة من البوليمرات بواسطة التحلل الحراري. تظهر الألياف الكربونية قوة ميكانيكية غير عادية تحت الحمل الشد. تُستخدم هذه الألياف الكربونية لزيادة القوة الميكانيكية لنقاط الاتصال الكهربائية التي تخضع للأحمال الضاغطة أو الشد أثناء التشغيل. كما تقلل هذه الألياف الكربونية من التآكل والتلف لنقاط الاتصال الكهربائية. بالإضافة إلى ذلك، فإن الكربون كموصللكهرباء، يساهم في نقل التيار الكهربائي عبر نقاط الاتصال ويقلل من مقاومة الاتصال.
استخدام الكربون لصنع المقاومات
المقاومة العالية، نقطة الانصهار العالية ومعامل درجة الحرارة المنخفض للمقاومة يجعل الكربون مناسبًا لتصنيع المقاومات. المقاومات المصنوعة من الكربون تُستخدم على نطاق واسع في الدوائر الإلكترونية.
استخدام الكربون لصنع الفرش لآلات التيار المستمر والمولدات المتزامنة
يعتبر الكربون الجرافيتي مناسبًا جدًا لصنع الفرش لآلات التيار المستمر ذات التقييم العالي والمولدات المتزامنة. تتميز الفرش المصنوعة من الكربون الجرافيتي بالميزات التالية –
تتميز فرش الكربون الجرافيتي بمقاومة اتصال عالية. تساعد هذه المقاومة العالية لفرش الكربون الجرافيتي على تحسين التبديل.
الاستقرار الحراري العالي – مما يجعلها مناسبة لتحمل درجات الحرارة العالية الناتجة عن الاحتكاك أثناء تشغيل الآلات الدوارة.
الترطيب الذاتي بين الفرش الثابتة والمحول الدوار أو حلقات الشرائط. مما يقلل من التآكل والتلف للمحول أو حلقات الشرائط.
استخدام الكربون لصنع عناصر الخلايا الجافة
الكربون هو عنصر مهم في بناء الخلايا الجافة. يستخدم الكربون لصنع الأقطاب لـبطاريات الزنك-الكربون (الخلايا الجافة). يعمل القطب الكربوني كقطب موجب للبطارية. في الخلايا الجافة، يعتبر الكربون مادة غير نشطة لأنه لا يشارك في التفاعل الكهروكيميائي الحاصل في الخلايا الجافة.
استخدام أقطاب الكربون للمفرنات الكهربائية
يُستخدم الكربون الجرافيتي بشكل واسع لتصنيع الأقطاب للمفرنات الكهربائية. في المفرنات الكهربائية المستخدمة لإنتاج الفولاذ، تكون درجة الحرارة التشغيلية حوالي 2760°س. يعتبر الكربون الجرافيتي المادة الوحيدة المتاحة تجارياً التي تتمتع بمستوى عالٍ منالموصلية الكهربائية وقدرة تحمل درجات الحرارة العالية. مما يجعله مناسبًا لصنع الأقطاب للمفرنات الكهربائية.
استخدام الكربون الجرافيتي لأقطاب الإنارة القوسية واللحام
يُستخدم الكربون الجرافيتي أيضًا بشكل واسع لتصنيع الأقطاب للإنارة القوسية واللحام. كما تم ذكره أعلاه، يتمتع الكربون الجرافيتي بمستوى عالٍ منالموصلية الكهربائية وقدرة تحمل درجات الحرارة العالية أثناء الإنارة القوسية واللحام. مما يجعله مناسبًا لصنع الأقطاب للإنارة القوسية واللحام.
استخدام الكربون كمكون للصمامات والأنابيب تحت الضغط المنخفض
في الصمامات والأنابيب تحت الضغط المنخفض، يتم استخدام الكربون لتغطية الكاثود والشبكة لحمايتها من التشوه الميكانيكي الناتج عن درجات الحرارة العالية خلال تشغيل الصمامات والأنابيب تحت الضغط المنخفض. في التطبيقات ذات الطاقة العالية، يجب أن يكون الأنود المستخدم في الصمامات والأنابيب قادرًا على تحمل درجات الحرارة العالية أثناء التشغيل وأن يكون قادرًا على تبديد الحرارة المنتجة. لهذا الغرض، يعتبر الكربون مناسبًا جدًا لصنع الأنود للصمامات والأنابيب تحت الضغط المنخفض.
استخدام الكربون لصنع أجزاء للمعدات الاتصالية
