Kuumajohdinlaite

Määritelmä

Lämpövaikutusmittari on mittalaitteena sellainen laite, joka käyttää sähkövirtan lämpövaikutusta virtasen suuruuden määrittämiseen. Toiminnassaan se perustuu siihen periaatteeseen, että kun sähkövirta kulkee johtoa pitkin, se aiheuttaa lämmityksen, joka saa johtoa laajentumaan ja kasvamaan pituudeltaan. Tämä monipuolinen laite pystyy mittaamaan sekä vaihtovirtaa (AC) että suoravirtaa (DC), mikä tekee siitä arvokkaan työkalun erilaisissa sähkötekniikan sovelluksissa.

Lämpövaikutusmittarin rakenne

Lämpövaikutusmittarin rakenne on kuvattu alla olevassa kuvassa. Mittauksessa mitattavan sähkövirran suuruuden määrittämiseksi virta ohjataan platina-iridiuksista johtoon. Tämä johto on keskeinen komponentti sen korkean sulamispisteen ja hyvän sähkönjohtavuuden vuoksi, mikä takaa luotettavan toiminnan virran lämpövaikutuksen alaisena. Lämpövaikutusmittari tyypillisesti käyttää kaksijohtojärjestelyä.

Lämpövaikutusmittarin rakenne

Yksi johto on kiinteästi kiinnitetty kahteen terminaaliin, kun taas toinen johto on yhdistetty ensimmäisen johton ja kolmannen terminaalin välille, kuten yllä olevassa kuvassa näytetään. Langasta on vedetty langanpyörän yli ja sitä on kiinnitetty keihään. Tämä keihäs harjoittaa voimaa, joka pitää platina-iridiuksista johtoa jännityksessä, ylläpitäen sen alkuperäistä tilaa.

Lämpövaikutusmittarin toimintaperiaate

Kun sähkövirta kulkee platina-iridiuksista johtoa pitkin, johto lämmitetään Joulen lämmityseffektin myötä ja laajenee. Kun johto lämmitetään, sen taivutus kasvaa. Kuitenkin johto palaa alkuperäiseen asentoonsa keihään avulla. Johto laajenee ja supistuu vaihtoehtoisesti, mikä saa langanpyörän pyörimään, mikä puolestaan vääntää laitteen näyttöön osoittimen. Huomioitavaa on, että johto laajenee suoraan verrannollisesti virtauksen neliöjuuren keskiarvon (RMS) arvon neliöön, mikä mahdollistaa tarkan virtasuuruuden mittaamisen.

Lämpövaikutusmittarin edut

Lämpövaikutusmittari tarjoaa useita huomionarvoisia etuja:

• Monipuolinen mittauskyky: Sitä voidaan käyttää sekä vaihtovirtan (AC) että suoravirtan (DC) mittaamiseen, mikä tekee siitä sopivan laajan valikoiman sähkötekniikkaan liittyviin sovelluksiin.

• Kalibrointiyhtenäisyys: Siirtymälaitteenä sen kalibrointi pysyy samana sekä AC:n että DC:n mittaamisessa. Tämä yksinkertaistaa kalibrointiprosessia ja takaa luotettavia ja johdonmukaisia tuloksia eri virratyypeissä.

• Immunitetti satunnaisiin magneettikenttiin: Lämpövaikutusmittari on immuuni satunnaisiin magneettikenttiin. Tämä ominaisuus mahdollistaa tarkat mittaukset jopa ympäristöissä, joissa on merkittävä elektromagneettinen häiriö.

• Yksinkertainen ja kustannustehokas rakenne: Sen rakennus on suhteellisen yksinkertainen ja halpa, mikä tekee siitä saatavilla olevan vaihtoehto erilaisille käyttäjille, ammattilaisilta pienbudjettisiin harrastajiin asti.

Lämpövaikutusmittarin haitat

Huolimatta etujensa varjolla lämpövaikutusmittarilla on useita rajoitteita:

• Hidas vasta-aika: Yksi sen pääpiirteistä on hitaasti vastaaminen. Aika, joka kuluu johtolle lämmitettäväksi, laajenemiseksi ja osoittimen vääntämiseksi, tarkoittaa, että se ei ehkä sovi sovelluksiin, jotka vaativat nopeaa muuttuvien virrasarvojen mittaamista.

• Epävakaus johtojen venymisen vuoksi: Ajan myötä toistuva lämminnys- ja jäädytyskierros voi aiheuttaa johtojen venymisen, mikä johtaa epävakauden ilmetsemiseen laitteen lukemuksissa. Tämä venyminen voi vähitellen vaikuttaa mittauksien tarkkuuteen ja edellyttää usein kalibrointia tai johtojen vaihtoa.

• Suuri energiankulutus: Lämpövaikutusmittari kuluttaa suhteellisen paljon energiaa verrattuna muihin mittalaitteisiin. Tämä suurempi energiankäyttö voi olla huolenaihe, erityisesti sovelluksissa, joissa tehokkuus on tärkeää.

• Altistuminen ylikuormitukselle ja mekaaniselle jyrkkeydelle: Sillä on heikko kyky sietää ylikuormitusoloja ja mekaanisia jyrkyjä. Jopa lyhyt altistuminen liialliselle virtalle tai yhtäkkiä tapahtuva isku voivat vahingoittaa hienostunutta johtoa ja muita komponentteja, mikä voi tehdä laitteen toimettomaksi tai epätarkaksi.

Näiden mainittujen haittojen vuoksi lämpövaikutusmittareita on suurelta osin korvattu nykyaikaisemmillä termoelektrisillä mittareilla monissa modernissa sovelluksissa.