Углерод, в различном виде и в сочетании с другими материалами, широко используется в электротехнике. Электротехнические углеродные материалы производятся из графита и других форм углерода.
Углерод имеет следующие применения в электротехнике–
Для изготовления нити накала лампы накаливания
Для изготовления электрических контактов
Для изготовления резисторов
Для изготовления щеток для электрических машин, таких как машины постоянного тока, генераторы переменного тока.
Для изготовления элементов батарейных ячеек
Для изготовления углеродных электродов для электропечей
Электроды для дугового освещения и сварки
Для изготовления компонентов для вакуумных клапанов и трубок
Для изготовления частей для телекоммуникационного оборудования.
Углерод используется в инертной газовой среде для изготовления нити накала лампы накаливания. Удельное сопротивление углерода составляет около 1000-7000 мкОм·см, а температура плавления - около 3500oC. Это делает его подходящим для изготовления нити накала лампы накаливания. Коммерческая эффективность углеродной нити накала составляет 4,5 люмена на ватт или 3,5 ватта на свечу. Углерод вызывает чернение в лампе накаливания. Чтобы предотвратить это чернение, рабочая температура ограничивается до 1800oC.
Углерод используется в виде волокон, образованных из полимеров путем пиролиза. Углеродные волокна показывают необычную механическую прочность под растягивающей нагрузкой. Эти углеродные волокна используются для увеличения механической прочности электрических контактов, которые подвергаются сжимающим или растягивающим нагрузкам во время работы. Эти углеродные волокна также уменьшают износ и повреждение электрических контактов. Кроме того, углерод, будучи проводником электричества, способствует передаче тока через электрический контакт, снижая контактное сопротивление.
Высокое удельное сопротивление, высокая температура плавления и низкий температурный коэффициент сопротивления делают углерод подходящим для производства резисторов. Резисторы из углерода широко используются в электронных цепях.
Графитовый углерод очень подходит для изготовления щеток для машин постоянного тока и генераторов переменного тока. Щетки, изготовленные из графитового углерода, имеют следующие преимущества –
Щетки из графитового углерода имеют высокое контактное сопротивление. Это высокое сопротивление помогает улучшить коммутацию.
Высокая термостабильность – что делает их пригодными для работы при высоких температурах, возникающих вследствие трения при работе вращающихся машин.
Самосмазывание между стационарными щетками и вращающимся коллектором или скользящими кольцами, что уменьшает износ и повреждение коллектора или скользящих колец.
Углерод является важным элементом конструкции сухих батарей. Углерод используется для изготовления электродов для цинково-углеродных батарей (сухих батарей). Углеродный электрод работает как положительный полюс батареи. В сухих батареях углерод является инертным материалом, так как он не участвует в электрохимических реакциях, происходящих в сухих батареях.
Графитовый углерод широко используется для производства электродов для электрических дуговых печей. В электрических дуговых печах, используемых для производства стали, уровень рабочей температуры составляет около 2760oC. Графитовый углерод является единственным доступным коммерческим материалом, который обладает высоким уровнем электропроводности и способностью выдерживать такие высокие температуры. Это делает его подходящим для изготовления электродов для электрических дуговых печей.
Графитовый углерод также широко используется для производства электродов для дугового освещения и сварки. Как уже было сказано выше, графитовый углерод обладает высоким уровнем электропроводности и способностью выдерживать высокие температуры при дуговом освещении и сварке. Это делает его подходящим для изготовления электродов для дугового освещения и сварки.