Aplicacions dels materials de carboni en enginyeria elèctrica
El carboni, en diverses formes i en combinació amb altres materials, es fa un ús ampli en enginyeria elèctrica. Els materials de carboni elèctric s'elaboren a partir de grafit i altres formes de carboni.
El carboni té les següents aplicacions en enginyeria elèctrica–
Per fer la fil·lament de la llum de l'incandescència
Per fer contactes elèctrics
Per fer resistors
Per fer escovetes per màquines elèctriques com màquines CC, alternadors.
Per fer elements de cel·les de bateria
Per fer electrodes de carboni per fornals elèctrics
Electrodes per il·luminació d'arc i soldadura
Per fer components per vòlvules i tubs de buit
Per fer parts per equips de telecomunicacions.
Ús del carboni per fer la fil·lament de la llum de l'incandescència
Es fa servir carboni en un mitjà de gas inert per fer la fil·lament de la llum de l'incandescència. La resistivitat del carboni és d'aproximadament 1000-7000 µΩ -cm i el seu punt de fusió és d'uns 3500oC. Això ho fa adequat per fer la fil·lament de la llum de l'incandescència. L'eficiència comercial de la llum de fil·lament de carboni és de 4,5 lúmens per watt o 3,5 watts per potència candelera. El carboni té un efecte de foscor en la llum de l'incandescència. Per evitar aquest foscor, la temperatura de treball es limita a 1800oC.
Ús del carboni per fer contactes elèctrics
El carboni es fa servir en forma de fibra formada a partir de polímers per pirolisi. Les fibres de carboni mostren una força mecànica inusual sota càrrega tensiva. Aquestes fibres de carboni s'usen per augmentar la resistència mecànica dels contactes elèctrics que estan subjectes a càrregues compressives o tensives durant la seva operació. Aquestes fibres també reduïxen l'ús i desgast dels contactes elèctrics. Més endavant, el carboni, sent un conductor d'electricitat, contribueix a portar la corrent que passa pel contacte elèctric, ja que redueix la resistència de contacte.
Ús del carboni per fer resistors
Alta resistivitat, alt punt de fusió i baix coeficient de temperatura de resistència fan que el carboni sigui adequat per fabricar resistors. Els resistors fets de carboni són molt utilitzats en circuits electrònics.
Ús del carboni per fer escovetes per màquines DC elèctriques i alternadors
El carboni de grafit és molt adequat per fer escovetes per màquines DC de gran potència i alternadors. Les escovetes fetes de carboni de grafit tenen els següents avantatges –
Les escovetes de carboni de grafit tenen una alta resistència de contacte. Aquesta alta resistència de les escovetes de carboni de grafit ajuda a millorar la commutació.
Alta estabilitat tèrmica – que les fa adequades per resistir a altes temperatures generades per la fricció durant l'operació de la màquina rotativa.
Autolubricació entre les escovetes estacionàries i el col·lector rotatiu o els anells lliscants. Això reduceix l'ús i desgast del col·lector o els anells lliscants.
Ús del carboni per fer elements de cel·les secas
El carboni és un element important en la construcció de cel·les secas. El carboni es fa servir per fer electrodes per a bateries de zinc-carboni (cel·les secas). L'electrode de carboni funciona com el pol positiu de la bateria. En les cel·les secas, el carboni és un material inerte, ja que no participa en la reacció electroquímica que ocorre en les cel·les secas.
Ús dels electrodes de carboni per fornals elèctrics
El carboni de grafit es fa un ús ampli per fabricar els electrodes per a fornals d'arc elèctric. En els fornals d'arc elèctric usats per a la producció d'acer, el nivell de temperatura d'operació és d'uns 2760oC. El carboni de grafit és el material comercialment disponible que té un nivell elevat de conductivitat elèctrica i la capacitat de suportar aquest nivell tan elevat de temperatura. Això el fa adequat per fer electrodes per fornals d'arc elèctric.
Ús del carboni de grafit per electrodes d'il·luminació d'arc i soldadura
El carboni de grafit també es fa un ús ampli per fabricar els electrodes per a l'il·luminació d'arc i la soldadura. Com s'ha discutit anteriorment, el carboni de grafit té un nivell elevat de conductivitat elèctrica i la capacitat de suportar aquest nivell tan elevat de temperatura durant l'il·luminació d'arc i la soldadura. Això el fa adequat per fer electrodes per a l'il·luminació d'arc i la soldadura.
Ús del carboni com a component de vòlvules i tubs de buit
