Applications des matériaux au carbone dans le génie électrique
Le carbone, sous diverses formes et en combinaison avec d'autres matériaux, est largement utilisé dans le génie électrique. Les matériaux électriques en carbone sont fabriqués à partir de graphite et d'autres formes de carbone.
Le carbone a les applications suivantes en génie électrique–
Pour la fabrication du filament de la lampe à incandescence
Pour la fabrication des contacts électriques
Pour la fabrication des résistances
Pour la fabrication des balais pour les machines électriques telles que les machines à courant continu, les alternateurs.
Pour la fabrication des éléments de cellules de batteries
Pour la fabrication d'électrodes en carbone pour les fours électriques
Électrodes pour l'éclairage à arc et le soudage
Pour la fabrication de composants pour les valves et tubes à vide
Pour la fabrication de pièces pour l'équipement de télécommunication.
Utilisation du carbone pour la fabrication du filament de la lampe à incandescence
Le carbone est utilisé avec un milieu de gaz inerte pour la fabrication du filament de la lampe à incandescence. La résistivité du carbone est d'environ 1000-7000 µΩ -cm et son point de fusion est d'environ 3500oC. Ce qui le rend adapté à la fabrication du filament de la lampe à incandescence. L'efficacité commerciale de la lampe à filament de carbone est de 4,5 lumens par watt ou 3,5 watts par chandelle. Le carbone a un effet de noircissement dans la lampe à incandescence. Pour prévenir ce noircissement de l'ampoule, la température de fonctionnement est limitée à 1800oC.
Utilisation du carbone pour la fabrication des contacts électriques
Le carbone est utilisé sous forme de fibres formées à partir de polymères par pyrolyse. Les fibres de carbone présentent une résistance mécanique inhabituelle sous une charge de traction. Ces fibres de carbone sont utilisées pour augmenter la résistance mécanique des contacts électriques qui sont soumis à des charges de compression ou de traction lors de leur fonctionnement. Ces fibres de carbone réduisent également l'usure et la dégradation des contacts électriques. De plus, le carbone étant un conducteur d'électricité, contribue à réduire la résistance de contact.
Utilisation du carbone pour la fabrication des résistances
Haute résistivité, point de fusion élevé et faible coefficient de température de la résistance rendent le carbone adapté à la fabrication de résistances. Les résistances en carbone sont largement utilisées dans les circuits électroniques.
Utilisation du carbone pour la fabrication des balais pour les machines électriques à courant continu et les alternateurs
Le carbone graphitique est très adapté à la fabrication des balais pour les machines à courant continu de grande puissance et les alternateurs. Les balais en carbone graphitique présentent les avantages suivants –
Les balais en carbone graphitique ont une résistance de contact élevée. Cette haute résistance des balais en carbone graphitique aide à améliorer la commutation.
Stabilité thermique élevée – ce qui les rend adaptés pour résister aux hautes températures générées par la friction lors du fonctionnement des machines tournantes.
Autolubrification entre les balais fixes et le collecteur rotatif ou les bagues glissantes. Cela réduit l'usure du collecteur ou des bagues glissantes.
Utilisation du carbone pour la fabrication des éléments de piles sèches
Le carbone est un élément important de la construction des piles sèches. Le carbone est utilisé pour la fabrication des électrodes pour les piles au zinc-carbone (piles sèches). L'électrode en carbone fonctionne comme pôle positif de la pile. Dans les piles sèches, le carbone est un matériau inerte car il ne participe pas à la réaction électrochimique se produisant dans les piles sèches.
Utilisation des électrodes en carbone pour les fours électriques
Le carbone graphitique est largement utilisé pour la fabrication des électrodes pour les fours à arc électrique. Dans les fours à arc électrique utilisés pour la production d'acier, le niveau de température de fonctionnement est d'environ 2760oC. Le carbone graphitique est le seul matériau commercial disponible ayant un niveau élevé de conductivité électrique et la capacité de résister à un tel niveau élevé de température. Ce qui le rend adapté à la fabrication d'électrodes pour les fours à arc électrique.
Utilisation du carbone graphitique pour les électrodes d'éclairage à arc et de soudage
Le carbone graphitique est également largement utilisé pour la fabrication des électrodes pour l'éclairage à arc et le soudage. Comme mentionné ci-dessus, le carbone graphitique a un niveau élevé de conductivité électrique et la capacité de résister à un niveau élevé de température lors de l'éclairage à arc et du soudage. Ce qui le rend adapté à la fabrication d'électrodes pour l'éclairage à arc et le soudage.
Utilisation du carbone comme composant des valves et tubes à vide
Dans les valves et tubes à vide, le carbone est utilisé pour le revêtement de la cathode et de la grille afin de les protéger contre la déformation mécanique produite à des températures très élevées pendant le fonctionnement des valves et tubes à vide. Dans les applications de forte puissance, l'anode utilisée dans les valves et tubes à vide doit être capable de résister à une température de fonctionnement élevée et de dissiper la chaleur produite. À cet effet, le carbone est très adapté à la fabrication d'anodes pour les valves et tubes
