Toepassingen van koolstofmaterialen in de elektrotechniek
Koolstof, in verschillende vormen en in combinatie met andere materialen, wordt breed gebruikt in de elektrotechniek. Elektrische koolstofmaterialen worden gemaakt van grafiet en andere vormen van koolstof.
Koolstof heeft de volgende toepassingen in Elektrotechniek–
Voor het maken van het filament van een gloeilamp
Voor het maken van elektrische contacten
Voor het maken van weerstanden
Voor het maken van borstels voor elektrische machines zoals DC-machines, alternators.
Voor het maken van batterijcel-elementen
Voor het maken van koolstofelektroden voor elektrische ovens
Boogverlichting en las-elektroden
Voor het maken van componenten voor vacuümventielen en -buizen
Voor het maken van onderdelen voor telecommunicatieapparatuur.
Gebruik van Koolstof voor het Maken van het Filament van een Gloeilamp
Koolstof wordt in een inert gasmedium gebruikt voor het maken van het filament voor een gloeilamp. De weerstand van koolstof is ongeveer 1000-7000 µΩ-cm en het smeltpunt is ongeveer 3500oC. Dit maakt het geschikt voor het maken van het filament van een gloeilamp. De commerciële efficiëntie van een koolstoffilamentlamp is 4,5 lumen per watt of 3,5 watt per kaarskracht. Koolstof veroorzaakt een verduisterend effect in gloeilampen. Om dit verduisteren te voorkomen, wordt de werkingstemperatuur beperkt tot 1800oC.
Gebruik van Koolstof voor het Maken van Elektrische Contacten
Koolstof wordt gebruikt als vezel gevormd uit polymeren door pyrolyse. Koolstofvezels tonen een uitzonderlijke mechanische sterkte onder trekbelasting. Deze koolstofvezels worden gebruikt om de mechanische sterkte van elektrische contacten te verhogen die tijdens het gebruik onder druk- of trekbelasting staan. Deze koolstofvezels verminderen ook de slijtage van elektrische contacten. Bovendien draagt koolstof, als geleider van elektriciteit, bij aan het doorlaten van de stroom die door het elektrische contact gaat, waardoor de contactweerstand wordt verminderd.
Gebruik van Koolstof voor het Maken van Weerstanden
Hoge weerstand, hoog smeltpunt en lage temperatuurcoëfficiënt van weerstand maken koolstof geschikt voor de productie van weerstanden. Weerstanden gemaakt van koolstof worden breed gebruikt in elektronische circuits.
Gebruik van Koolstof voor het Maken van Borstels voor Elektrische DC-Machines en Alternators
Grafietkoolstof is zeer geschikt voor het maken van borstels voor grote DC-machines en alternators. Borstels gemaakt van grafietkoolstof hebben de volgende voordelen –
Borstels van grafietkoolstof hebben een hoge contactweerstand. Deze hoge weerstand van grafietkoolstofborstels helpt bij het verbeteren van de commutatie.
Hoge thermische stabiliteit – wat ze geschikt maakt om hoge temperaturen te doorstaan die ontstaan door wrijving tijdens het draaien van de machine.
Zelfsmering tussen de statische borstels en de draaiende commutator of slipringen. Dit vermindert de slijtage van de commutator of slipringen.
Gebruik van Koolstof voor het Maken van Droge Cel Elementen
Koolstof is een belangrijk element in de constructie van droge cellen. Koolstof wordt gebruikt voor het maken van elektroden voor zink-koolstofbatterijen (droge cellen). De koolstofelektrode werkt als positieve pool van de batterij. In droge cellen is koolstof een inert materiaal omdat het niet deelneemt aan de elektrochemische reacties die in droge cellen plaatsvinden.
Gebruik van Koolstofelektroden voor Elektrische Ovens
Grafietkoolstof wordt breed gebruikt voor het maken van elektroden voor elektrische boogovens. In elektrische boogovens die worden gebruikt voor de productie van staal, is de werktemperatuur ongeveer 2760oC. Grafietkoolstof is het enige commercieel beschikbare materiaal dat een hoog niveau van elektrische geleidbaarheid heeft en de mogelijkheid om zulke hoge temperaturen te doorstaan. Dit maakt het geschikt voor het maken van elektroden voor elektrische boogovens.
Gebruik van Grafietkoolstof voor Boogverlichting en Las-Elektroden
Grafietkoolstof wordt ook breed gebruikt voor het maken van elektroden voor boogverlichting en lassen. Zoals hierboven besproken, heeft grafietkoolstof een hoog niveau van elektrische geleidbaarheid en de mogelijkheid om hoge temperaturen te doorstaan tijdens boogverlichting en lassen. Dit maakt het geschikt voor het maken van elektroden voor boogverlichting en lassen.
Gebruik van Koolstof als Component van Vacuümventielen en -Buizen
In vacuümventielen en -buizen wordt koolstof gebruikt voor het bedekken van de
