Instrument de fil calent

Definició

Un instrument de fil calent es defineix com un tipus de dispositiu de mesura que utilitza l'efecte calorífic d'una corrent elèctrica per determinar la magnitud d'aquesta. El seu funcionament es basa en el principi segons el qual quan una corrent elèctrica passa a través d'un fil, el calor generat provoca l'expansió del fil, augmentant la seva longitud. Aquest instrument versàtil és capaç de mesurar tant corrents alternatives (CA) com corrents contínues (CC), el que el converteix en una eina valuosa en diverses aplicacions elèctriques.

Construcció de l'Instrument de Fil Calent

La construcció d'un instrument de fil calent es il·lustra en la figura següent. Al nucli del seu funcionament, la corrent cuya magnitud s'ha de mesurar passa a través d'un fil de platí-iridi. Aquest fil és un component crític degut al seu punt de fusió elevat i la seva bona conductivitat elèctrica, que asseguren un rendiment fiable sota l'efecte calorífic de la corrent. L'instrument de fil calent normalment utilitza una configuració de dos fils.

Construcció de l'Instrument de Fil Calent

Un fil està fixat firmament entre dos terminals, mentre que el segon fil està connectat entre el primer fil i un tercer terminal, tal com es mostra en la figura superior. Un fil és enrutat sobre una pols i després aturat a un ressort. Aquest ressort exerceix una força que manté el fil de platí-iridi sota tensió, mantenint-lo en el seu estat inicial.

Principi de Funcionament dels Instruments de Fil Calent

Quan una corrent elèctrica flueix a través del fil de platí-iridi, el fil es calenta degut a l'efecte Joule i posteriorment s'expandeix. Com el fil es calenta, la seva pujada augmenta. No obstant això, el fil torna a la seva posició original amb l'ajuda del ressort. La expansió i contractació alternades del fil fan girar la pols, la qual a la vegada deflueix el punter del display de l'instrument. Notablement, l'extensió de l'expansió del fil és directament proporcional al quadrat del valor de la mitjana quadràtica (RMS) de la corrent que passa a través d'ell, permetent una mesura precisa de la corrent.

Avantatges de l'Instrument de Fil Calent

L'instrument de fil calent ofereix diversos avantatges notables:

• Capacitat de Mesura Versàtila: Pot ser utilitzat per a mesurar tant corrents alternatives (CA) com corrents contínues (CC), el que el fa adequat per a una ampla gamma d'aplicacions elèctriques.

• Consistència en la Calibració: Com a instrument de transferència, la seva calibració roman la mateixa per a mesures de CA i CC. Això simplifica el procés de calibració i assegura resultats fiables i constants en diferents tipus de corrents.

• Immunitat a Camps Magnètics: L'instrument de fil calent és immú a camps magnètics estranys. Aquesta característica li permet proporcionar mesures precises fins i tot en entorns amb interferència electromagnètica significativa.

• Disseny Simple i Econòmic: La seva construcció és relativament simple i econòmica, el que el converteix en una opció accessible per a diversos usuaris, des de aficionats a professionals amb pressupost limitat.

Desavantatges de l'Instrument de Fil Calent

Malgrat els seus avantatges, l'instrument de fil calent té diversos límits:

• Temps de Resposta Lent: Un dels seus principals inconvenients és el seu temps de resposta lent. El temps necessari per a que el fil es calenti, s'expandeixi i el punter es desviï significa que pot no ser adequat per a aplicacions que requereixin mesures ràpides de valors de corrent que canvien.

• Instabilitat Degut a l'Estrès del Fil: Amb el temps, els cicles repetits de calentament i refredament poden fer que el fil s'estiri, provocant instabilitat en les lectures de l'instrument. Aquest estirament pot afectar gradualment la precisió de les mesures i requerir calibracions freqüents o substitució del fil.

• Consum d'Energia Alt: L'instrument de fil calent consumeix una quantitat relativament gran d'energia en comparació amb alguns altres tipus d'instruments de mesura. Aquest consum d'energia més elevat pot ser una preocupació, especialment en aplicacions on l'eficiència energètica és crucial.

• Susceptibilitat a Sobrecàrregues i Xocs Mecànics: Li manca la capacitat de suportar condicions de sobrecàrrega i xocs mecànics ben. Fins i tot una exposició breu a una corrent excessiva o un joc súbit pot enderrocar el fil delicat i altres components, deixant l'instrument inoperatiu o inexacte.

Degut a aquests desavantatges mencionats, els instruments de fil calent han estat en gran part reemplaçats per instruments termoelèctrics més avançats en moltes aplicacions modernes.