جهاز السلك الساخن

التعريف

يُعرف جهاز السلك الساخن بأنه نوع من أجهزة القياس التي تستغل تأثير التسخين الناتج عن التيار الكهربائي لتحديد حجم هذا التيار. يقوم عمله على المبدأ القائل بأن عندما يمر تيار كهربائي عبر سلك، فإن الحرارة المنبعثة تسبب تمدد السلك وزيادة طوله. يعتبر هذا الجهاز متعدد الاستخدامات قادراً على قياس التيار المتردد (AC) والتيار المستمر (DC)، مما يجعله أداة قيمة في العديد من التطبيقات الكهربائية.

بناء جهاز السلك الساخن

يتم توضيح بناء جهاز السلك الساخن في الشكل أدناه. في جوهر عمله، يتم مرور التيار الذي يحتاج إلى قياس حجمه عبر سلك البلاتين - الإريديوم. يعتبر هذا السلك مكوناً أساسياً بسبب نقطة انصهاره العالية وقدرته الجيدة على التوصيل الكهربائي، مما يضمن أداءً موثوقاً به تحت تأثير التسخين الناجم عن التيار. عادة ما يستخدم جهاز السلك الساخن تكويناً من سلكين.

بناء جهاز السلك الساخن

يتم تثبيت سلك واحد بين محطتين، بينما يتم توصيل السلك الثاني بين السلك الأول ومحطة ثالثة، كما هو موضح في الشكل أعلاه. يتم توجيه خيط فوق بكرة ثم ربطه بمروحة. تقوم هذه المروحة بتطبيق قوة تحافظ على سلك البلاتين - الإريديوم تحت التوتر، مما يحافظ على حالته الأصلية.

مبدأ عمل أجهزة السلك الساخن

عندما يتدفق تيار كهربائي عبر سلك البلاتين - الإريديوم، يسخن السلك بسبب تأثير التسخين الجولي ويتمدد بعد ذلك. مع تسخين السلك، يزداد انحناؤه. ومع ذلك، يعود السلك إلى وضعه الأصلي بمساعدة المروحة. يتسبب التمدد والتقلص المتكرران للسلك في دوران البكرة، مما يؤدي إلى انحراف المؤشر على عرض الجهاز. من الجدير بالذكر أن مدى تمدد السلك يتناسب بشكل مباشر مع مربع القيمة المتوسطة الجذرية (RMS) للتيار المرور عبره، مما يسمح بقياس دقيق للتيار.

مزايا جهاز السلك الساخن

يقدم جهاز السلك الساخن العديد من المزايا المهمة:

• قدرة قياس متنوعة: يمكن استخدامه لقياس التيار المتردد (AC) والتيار المستمر (DC)، مما يجعله مناسبًا لمجموعة واسعة من التطبيقات الكهربائية.

• اتساق التعيين: كجهاز نقل، يبقى تعيينه نفسه لكل من القياسات AC و DC. وهذا يبسط عملية التعيين ويضمن نتائج موثوقة ومستقرة عبر أنواع مختلفة من التيار.

• الحصانة ضد المجال المغناطيسي: يعتبر جهاز السلك الساخن مقاومًا للمجالات المغناطيسية الضالة. تسمح هذه الخاصية بتقديم قياسات دقيقة حتى في البيئات ذات التداخل الكهرومغناطيسي الكبير.

• تصميم بسيط واقتصادي: يعتبر بناؤه نسبيًا بسيطًا وغير مكلف، مما يجعله خيارًا متاحًا لمستخدمين مختلفين، من الهواة إلى المحترفين الذين يعملون بميزانية محدودة.

عيوب جهاز السلك الساخن

رغم مزاياه، فإن جهاز السلك الساخن له عدة قيود:

• وقت استجابة بطيء: أحد أهم عيوبه هو وقت الاستجابة البطيء. الوقت المطلوب لتسخين السلك وتمدده وانحراف المؤشر يعني أنه قد لا يكون مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب قياس التيار المتغير بسرعة.

• عدم الاستقرار بسبب تمدد السلك: مع مرور الوقت، يمكن أن يؤدي الدورات المتكررة من التسخين والتكيف إلى تمدد السلك، مما يؤدي إلى عدم استقرار في قراءات الجهاز. يمكن لهذا التمدد أن يؤثر تدريجيًا على دقة القياسات ويحتاج إلى تعديل أو استبدال السلك بشكل متكرر.

• استهلاك كبير للطاقة: يستهلك جهاز السلك الساخن كمية كبيرة نسبيًا من الطاقة مقارنة بأنواع أخرى من أجهزة القياس. يمكن أن يكون هذا الاستهلاك العالي للطاقة مصدر قلق، خاصة في التطبيقات التي تعتبر كفاءة الطاقة مهمة.

• عرضة للحمل الزائد والصدمات الميكانيكية: يفتقر إلى القدرة على تحمل ظروف الحمل الزائد والصدمات الميكانيكية بشكل جيد. حتى التعرض القصير للتيار الزائد أو الصدمة المفاجئة يمكن أن يضر السلك الدقيق والمكونات الأخرى، مما يجعل الجهاز غير قابل للعمل أو غير دقيق.

بسبب هذه العيوب المذكورة، تم استبدال أجهزة السلك الساخن في العديد من التطبيقات الحديثة بأجهزة حرارية أكثر تقدماً.