Heißdrahtinstrument

Definition

Ein Heißdrahtmessgerät ist definiert als eine Art von Messgerät, das den Wärmeeffekt eines elektrischen Stroms nutzt, um die Größe dieses Stroms zu bestimmen. Sein Betrieb basiert auf dem Prinzip, dass, wenn ein elektrischer Strom durch einen Draht fließt, die erzeugte Wärme den Draht ausdehnt und seine Länge erhöht. Dieses vielseitige Gerät ist in der Lage, sowohl Wechselstrom (AC) als auch Gleichstrom (DC) zu messen, was es zu einem wertvollen Werkzeug in verschiedenen elektrotechnischen Anwendungen macht.

Aufbau des Heißdrahtmessgeräts

Der Aufbau eines Heißdrahtmessgeräts wird im folgenden Bild dargestellt. Im Kern seines Betriebs wird der Strom, dessen Größe gemessen werden muss, durch einen Platin-Iridium-Draht geleitet. Dieser Draht ist ein kritischer Bestandteil aufgrund seines hohen Schmelzpunktes und seiner guten elektrischen Leitfähigkeit, die eine zuverlässige Leistung unter dem Wärmeeffekt des Stroms sicherstellen. Das Heißdrahtmessgerät verwendet in der Regel eine Zweidrahtkonfiguration.

Aufbau des Heißdrahtmessgeräts

Ein Draht ist fest zwischen zwei Anschlüssen befestigt, während der zweite Draht zwischen dem ersten Draht und einem dritten Anschluss verbunden ist, wie in der obigen Abbildung dargestellt. Ein Faden wird über eine Rolle geführt und dann an einer Feder befestigt. Diese Feder übt eine Kraft aus, die den Platin-Iridium-Draht unter Spannung hält und seinen ursprünglichen Zustand aufrechterhält.

Funktionsprinzip der Heißdrahtmessgeräte

Wenn ein elektrischer Strom durch den Platin-Iridium-Draht fließt, erwärmt sich der Draht aufgrund des Joule-Wärmeeffekts und dehnt sich anschließend aus. Während der Draht erwärmt, nimmt sein Durchhang zu. Der Draht kehrt jedoch mit Hilfe der Feder in seine ursprüngliche Position zurück. Die wechselnde Ausdehnung und Kontraktion des Drahts verursacht die Drehung der Rolle, die wiederum den Zeiger auf der Anzeige des Geräts ablenkt. Es ist bemerkenswert, dass der Ausdehnungsgrad des Drahts direkt proportional zum Quadrat des Effektivwerts (RMS) des durch ihn fließenden Stroms ist, was eine genaue Strommessung ermöglicht.

Vorteile des Heißdrahtmessgeräts

Das Heißdrahtmessgerät bietet mehrere bemerkenswerte Vorteile:

• Vielseitige Messfähigkeit: Es kann sowohl für die Messung von Wechselstrom (AC) als auch Gleichstrom (DC) verwendet werden, was es für eine breite Palette von elektrotechnischen Anwendungen geeignet macht.

• Konsistente Kalibrierung: Als Übertragungsgerät bleibt seine Kalibrierung sowohl für AC- als auch DC-Messungen gleich. Dies vereinfacht den Kalibrierprozess und gewährleistet zuverlässige und konsistente Ergebnisse bei verschiedenen Stromarten.

• Immunität gegenüber magnetischen Feldern: Das Heißdrahtmessgerät ist immun gegen Streufelder. Diese Eigenschaft ermöglicht ihm, auch in Umgebungen mit signifikanten elektromagnetischen Störungen genaue Messungen zu liefern.

• Einfache und kostengünstige Bauweise: Seine Konstruktion ist relativ einfach und preiswert, was es zu einer zugänglichen Option für verschiedene Benutzer macht, von Hobbyisten bis hin zu professionellen Nutzern mit begrenztem Budget.

Nachteile des Heißdrahtmessgeräts

Trotz seiner Vorteile hat das Heißdrahtmessgerät einige Einschränkungen:

• Langsame Reaktionszeit: Einer seiner Hauptnachteile ist seine langsame Reaktionszeit. Die Zeit, die benötigt wird, damit der Draht erwärmt und ausgedehnt wird und der Zeiger abgelenkt wird, bedeutet, dass es möglicherweise nicht für Anwendungen geeignet ist, die eine schnelle Messung wechselnder Stromwerte erfordern.

• Instabilität aufgrund der Drahtdehnung: Mit der Zeit können die wiederholten Erwärmungs- und Abkühlzyklen dazu führen, dass der Draht dehnt, was zu Instabilitäten in den Messergebnissen des Geräts führt. Diese Dehnung kann allmählich die Genauigkeit der Messungen beeinträchtigen und regelmäßige Kalibrierungen oder den Austausch des Drahts erforderlich machen.

• Hoher Energieverbrauch: Das Heißdrahtmessgerät verbraucht verglichen mit anderen Arten von Messgeräten eine relativ große Menge an Energie. Dieser höhere Energieverbrauch kann insbesondere in Anwendungen, in denen Energieeffizienz entscheidend ist, ein Problem darstellen.

• Anfälligkeit für Überlast und mechanische Schocks: Es kann Überlastbedingungen und mechanische Schocks nicht gut widerstehen. Sogar eine kurze Exposition gegenüber einem übermäßigen Strom oder ein plötzlicher Stoß können den zarten Draht und andere Komponenten beschädigen und das Gerät unbrauchbar oder ungenau machen.

Aufgrund dieser genannten Nachteile wurden Heißdrahtmessgeräte in vielen modernen Anwendungen weitgehend durch fortschrittlichere thermoelektrische Geräte ersetzt.