Zastosowania materiałów węglowych w elektrotechnice

Pole: Podstawowe Elektryka

China

Węgiel, w różnych formach i w połączeniu z innymi materiałami, jest szeroko stosowany w elektrotechnice. Materiały węglowe do celów elektrycznych są produkowane z grafitu i innych form węgla.
Węgiel ma następujące zastosowania w Elektrotechnice–

Do produkcji włókien żarówki żarzeniowej
Do produkcji kontaktów elektrycznych
Do produkcji rezystorów
Do produkcji szczotek dla maszyn elektrycznych, takich jak maszyny prądu stałego, alternatory.
Do produkcji elementów baterii
Do produkcji węglowych elektrod do pieców elektrycznych
Elektrody do oświetlenia łukowego i spawania
Do produkcji komponentów dla lampa próżniowych i lamp
Do produkcji części dla sprzętu telekomunikacyjnego.

Zastosowanie węgla do produkcji włókien żarówki żarzeniowej

Węgiel jest używany w medio gazu szlachetnego do produkcji włókien dla żarówki żarzeniowej. Rezystywność węgla wynosi około 1000-7000 µΩ-cm, a punkt topnienia to około 3500oC. To sprawia, że jest odpowiedni do produkcji włókien dla żarówki żarzeniowej. Komercyjna wydajność żarówki żarzeniowej z węglowym włóknem wynosi 4,5 lumenów na watt lub 3,5 watów na świecę mocy. Węgiel powoduje czernienie w żarówce żarzeniowej. Aby zapobiec temu czernieniu, temperatura pracy jest ograniczona do 1800oC.

Zastosowanie węgla do produkcji kontaktów elektrycznych

Węgiel jest używany jako włókno utworzone z polimerów przez pirolizę. Włókna węglowe mają niezwykłą mechaniczną wytrzymałość pod obciążeniem rozciągającym. Te włókna węglowe są używane do zwiększenia mechanicznej wytrzymałości kontaktów elektrycznych, które są narażone na obciążenia ściskające lub rozciągające podczas działania. Te włókna węglowe również zmniejszają zużycie kontaktów elektrycznych. Ponadto, węgiel będący przewodnikiem elektrycznym, przyczynia się do przeprowadzania prądu przez kontakt elektryczny, co zmniejsza opór kontaktu.

Zastosowanie węgla do produkcji rezystorów

Wysoka rezystywność, wysoki punkt topnienia i niski współczynnik temperaturowy oporu sprawiają, że węgiel jest odpowiedni do produkcji rezystorów. Rezystory wykonane z węgla są szeroko stosowane w obwodach elektronicznych.

Zastosowanie węgla do produkcji szczotek dla maszyn DC i alternatorów

Grafitowy węgiel jest bardzo odpowiedni do produkcji szczotek dla maszyn DC o dużych mocach i alternatorów. Szczotki wykonane z grafitowego węgla mają następujące zalety –

Szczotki z grafitowego węgla mają wysoki opór kontaktowy. Ten wysoki opór szczotek z grafitowego węgla pomaga poprawić komutację.
Wysoka termiczna stabilność – co sprawia, że są one odpowiednie do wytrzymywania wysokich temperatur wytworzonych przez tarcie podczas działania maszyny obracającej się.
Samosmarowanie między nieruchomymi szczotkami a obracającym się kolektorem lub pierścieniami ślizgowymi. Co zmniejsza zużycie kolektora lub pierścieni ślizgowych.

Zastosowanie węgla do produkcji elementów baterii suchych

Węgiel jest ważnym elementem konstrukcji baterii suchych. Węgiel jest używany do produkcji elektrod dla baterii cynk-węgiel (baterie suche). Elektroda węglowa działa jako dodatnia pole baterii. W bateriach suchych węgiel jest materiałem biernym, ponieważ nie bierze udziału w reakcjach elektrochemicznych zachodzących w bateriach suchych.

Zastosowanie węglowych elektrod do pieców elektrycznych

Grafitowy węgiel jest szeroko stosowany do produkcji elektrod dla pieców łukowych. W piecach łukowych używanych do produkcji stali poziom temperatury roboczej wynosi około 2760oC. Grafitowy węgiel jest jedynym komercyjnie dostępnym materiałem, który ma wysoki poziom przewodności elektrycznej i zdolność do wytrzymywania tak wysokiego poziomu temperatury. To sprawia, że jest odpowiedni do produkcji elektrod do pieców łukowych.

Zastosowanie grafitowego węgla do elektrod oświetlenia łukowego i spawania

Grafitowy węgiel jest również szeroko stosowany do produkcji elektrod do oświetlenia łukowego i spawania. Jak wspomniano wcześniej, grafitowy węgiel ma wysoki poziom przewodności elektrycznej i zdolność do wytrzymywania wysokich temperatur podczas oświetlenia łukowego i spawania. To sprawia, że jest odpowiedni do produkcji elektrod do oświetlenia łukowego i spawania.