کاربردهای مواد کربنی در مهندسی برق
کربن به شکل‌های مختلف و در ترکیب با مواد دیگر در مهندسی برق به طور گسترده استفاده می‌شود. مواد کربنی برق از گرافیت و فرم‌های دیگر کربن ساخته می‌شوند.
کاربردهای کربن در مهندسی برق عبارتند از –
برای ساخت فیلامنت لامپ ریزشی
برای ساخت تماس‌های الکتریکی
برای ساخت مقاومت‌ها
برای ساخت پین‌های برای ماشین‌های الکتریکی مانند ماشین‌های DC، ژنراتور همزمان.
برای ساخت المان‌های سلول‌های باتری
برای ساخت الکترودهای کربنی برای فورن‌های الکتریکی
الکترودهای روشنایی قوسی و جوشکاری
برای ساخت مولفه‌های ولوم‌های خلاء و لوله‌ها
برای ساخت قطعات تجهیزات مخابراتی.
استفاده از کربن برای ساخت فیلامنت لامپ ریزشی
کربن با استفاده از محیط گاز غیرفعال برای ساخت فیلامنت لامپ ریزشی استفاده می‌شود. مقاومت الکتریکی کربن حدود ۱۰۰۰-۷۰۰۰ میکرو اهم-سانتی‌متر و نقطه ذوب آن حدود ۳۵۰۰ درجه سانتی‌گراد است. این ویژگی‌ها آن را برای ساخت فیلامنت لامپ ریزشی مناسب می‌کنند. کارایی تجاری لامپ فیلامنت کربنی ۴.۵ لمبرت بر واط یا ۳.۵ واط بر شمع است. کربن در لامپ ریزشی اثر تاریک‌سازی دارد. برای جلوگیری از این تاریک‌سازی، دمای عملکرد محدود به ۱۸۰۰ درجه سانتی‌گراد است.
استفاده از کربن برای ساخت تماس‌های الکتریکی
کربن به صورت الیاف تشکیل شده از پلیمرها با پیرونزیس استفاده می‌شود. الیاف کربن نشان‌دهنده مقاومت مکانیکی ناهماهنگ تحت بار کششی هستند. این الیاف کربن برای افزایش مقاومت مکانیکی تماس‌های الکتریکی که در حین عملکرد تحت بار فشاری یا کششی قرار می‌گیرند، استفاده می‌شوند. این الیاف کربن همچنین از سایش و تخریب تماس‌های الکتریکی جلوگیری می‌کنند. علاوه بر این، کربن به عنوان یک رسانا الکتریکی، به حمل جریان عبوری از تماس الکتریکی کمک می‌کند و مقاومت تماس را کاهش می‌دهد.
استفاده از کربن برای ساخت مقاومت‌ها
مقاومت الکتریکی بالا، نقطه ذوب بالا و ضریب دمایی کم مقاومت کربن را برای ساخت مقاومت‌ها مناسب می‌کند. مقاومت‌ها ساخته شده از کربن در مدارهای الکترونیکی به طور گسترده استفاده می‌شوند.
استفاده از کربن برای ساخت پین‌های ماشین‌های DC و ژنراتور همزمان
کربن گرافیت بسیار مناسب برای ساخت پین‌های ماشین‌های DC با ظرفیت بالا و ژنراتور همزمان است. پین‌های ساخته شده از کربن گرافیت دارای مزایای زیر هستند –
پین‌های کربن گرافیت دارای مقاومت تماس بالا هستند. این مقاومت بالای پین‌های کربن گرافیت به بهبود کمونوتیشن کمک می‌کند.
پایداری حرارتی بالا - که آنها را برای تحمل در دمای بالا که در حین عملکرد ماشین‌های چرخان به وجود می‌آید، مناسب می‌کند.
خودروغن‌دهی بین پین‌های ثابت و کمونوتاتور یا حلقه‌های اسلاید. که از سایش و تخریب کمونوتاتور یا حلقه‌های اسلاید جلوگیری می‌کند.
استفاده از کربن برای ساخت المان‌های سلول‌های خشک
کربن یک عنصر مهم در ساخت سلول‌های خشک است. کربن برای ساخت الکترودهای باتری‌های روی-کربن (سلول‌های خشک) استفاده می‌شود. الکترود کربن به عنوان قطب مثبت باتری عمل می‌کند. در سلول‌های خشک، کربن یک ماده غیرفعال است زیرا در واکنش‌های الکتروشیمیایی در سلول‌های خشک شرکت نمی‌کند.
استفاده از الکترودهای کربن برای فورن‌های الکتریکی
کربن گرافیت به طور گسترده برای ساخت الکترودهای فورن قوس الکتریکی استفاده می‌شود. در فورن‌های قوس الکتریکی که برای تولید فولاد استفاده می‌شود، سطح دمای عملکرد حدود ۲۷۶۰ درجه سانتی‌گراد است. کربن گرافیت تنها ماده تجاری موجود است که دارای سطح بالایی از رسانایی الکتریکی و توانایی تحمل در این سطح دمای بالا است. این ویژگی‌ها آن را برای ساخت الکترودهای فورن‌های قوس الکتریکی مناسب می‌کنند.
استفاده از کربن گرافیت برای الکترودهای روشنایی قوسی و جوشکاری
کربن گرافیت نیز به طور گسترده برای ساخت الکترودهای روشنایی قوسی و جوشکاری استفاده می‌شود. همانطور که در بالا بحث شد، کربن گرافیت دارای سطح بالایی از رسانایی الکتریکی و توانایی تحمل در دمای بالا در حین روشنایی قوسی و جوشکاری است. این ویژگی‌ها آن را برای ساخت الکترودهای روشنایی قوسی و جوشکاری مناسب می‌کنند.
