Anwendungen von Kohlenstoffmaterialien in der Elektrotechnik

Kohlenstoff in verschiedenen Formen und in Kombination mit anderen Materialien wird in der Elektrotechnik weit verbreitet eingesetzt. Elektrische Kohlenstoffmaterialien werden aus Graphit und anderen Formen von Kohlenstoff hergestellt.
Kohlenstoff hat folgende Anwendungen in Elektrotechnik–

1. Für die Herstellung des Fadens von Glühlampen

2. Für die Herstellung elektrischer Kontakte

3. Für die Herstellung von Widerständen

4. Für die Herstellung von Bürsten für elektrische Maschinen wie Gleichstrommaschinen, Synchronmaschinen.

5. Für die Herstellung von Batteriezellelementen

6. Für die Herstellung von Kohlenstoffelektroden für elektrische Öfen

7. Bogenbeleuchtungs- und Schweißelektroden

8. Für die Herstellung von Komponenten für Vakuventile und -röhren

9. Für die Herstellung von Teilen für Telekommunikationsgeräte.

Kohlenstoff zur Herstellung des Fadens von Glühlampen

Kohlenstoff wird in einem inerten Gasmedium verwendet, um den Faden für Glühlampen herzustellen. Die Spezifische Widerstandsfähigkeit von Kohlenstoff beträgt etwa 1000-7000 µΩ-cm und sein Schmelzpunkt liegt bei etwa 3500°C. Dies macht ihn geeignet für die Herstellung des Fadens von Glühlampen. Der kommerzielle Wirkungsgrad von Kohlenstofffadenlampen beträgt 4,5 Lumen pro Watt oder 3,5 Watt pro Kerzenleistung. Kohlenstoff verursacht eine Verfärbung in Glühlampen. Um diese Verfärbung zu verhindern, wird die Arbeits temperatur auf 1800°C begrenzt.

Kohlenstoff zur Herstellung elektrischer Kontakte

Kohlenstoff wird als Faser aus Polymeren durch Pyrolyse gewonnen. Kohlenstofffasern zeigen eine ungewöhnliche mechanische Festigkeit unter Zugbelastung. Diese Kohlenstofffasern werden verwendet, um die mechanische Festigkeit von elektrischen Kontakten zu erhöhen, die während des Betriebs Druck- oder Zuglasten ausgesetzt sind. Diese Kohlenstofffasern reduzieren auch den Verschleiß von elektrischen Kontakten. Darüber hinaus trägt Kohlenstoff, als Leiter der Elektrizität, dazu bei, den Strom durch den elektrischen Kontakt zu leiten, indem er den Kontaktwiderstand verringert.

Kohlenstoff zur Herstellung von Widerständen

Hohe spezifische Widerstandsfähigkeit, hoher Schmelzpunkt und geringer Temperaturkoeffizient des Widerstands machen Kohlenstoff geeignet für die Herstellung von Widerständen. Widerstände aus Kohlenstoff werden in elektronischen Schaltkreisen weit verbreitet eingesetzt.

Kohlenstoff zur Herstellung von Bürsten für elektrische Gleichstrommaschinen und Synchronmaschinen

Graphit-Kohlenstoff ist sehr gut geeignet für die Herstellung von Bürsten für Gleichstrommaschinen und Synchronmaschinen großer Leistung. Bürsten aus Graphit-Kohlenstoff bieten folgende Vorteile –

• Bürsten aus Graphit-Kohlenstoff haben einen hohen Kontaktwiderstand. Dieser hohe Widerstand verbessert die Kommutation.

• Hohe thermische Stabilität – was sie geeignet macht, um bei hohen Temperaturen, die durch Reibung während des Betriebs rotierender Maschinen entstehen, standzuhalten.

• Selbstschmierung zwischen stationären Bürsten und dem rotierenden Kommutator oder den Gleitringen. Dies reduziert den Verschleiß des Kommutators oder der Gleitringe.

Kohlenstoff zur Herstellung von Trockenelementen

Kohlenstoff ist ein wichtiges Element in der Konstruktion von Trockenbatterien. Kohlenstoff wird für die Herstellung von Elektroden für Zink-Kohlenstoff-Batterien (Trockenzellen) verwendet. Die Kohlenstoffelektrode dient als positive Pole der Batterie. In Trockenbatterien ist der Kohlenstoff ein inertes Material, da es nicht an den elektrochemischen Reaktionen in den Trockenbatterien teilnimmt.

Kohlenstoffelektroden für elektrische Öfen

Graphit-Kohlenstoff wird weit verbreitet für die Herstellung von Elektroden für Elektrobogenöfen verwendet. In Elektrobogenöfen, die für die Stahlproduktion verwendet werden, liegt das Betriebstemperaturniveau bei etwa 2760°C. Graphit-Kohlenstoff ist das einzige kommerziell verfügbare Material, das über ein hohes Maß an elektrischer Leitfähigkeit und die Fähigkeit verfügt, solche hohen Temperaturen zu widerstehen. Dies macht es geeignet für die Herstellung von Elektroden für Elektrobogenöfen.

Graphit-Kohlenstoff für Bogenbeleuchtungs- und Schweißelektroden

Graphit-Kohlenstoff wird auch weit verbreitet für die Herstellung von Elektroden für Bogenbeleuchtung und Schweißen verwendet. Wie oben besprochen, hat Graphit-Kohlenstoff ein hohes Maß an elektrischer Leitfähigkeit und die Fähigkeit, bei hohen Temperaturen während der Bogenbeleuchtung und des Schweißens standzuhalten. Dies macht es geeignet für die Herstellung von Elektroden für Bogenbeleuchtung und Schweißen.

Kohlenstoff als Bauteil für Vakuventile und -röhren

In Vakuventilen und -röhren wird Kohlenstoff zum Beschichten der Kathode und des Gitters verwendet, um vor mechanischer Verformung zu schüt