Instrument à fil chaud

Définition

Un instrument à fil chaud est défini comme un type d'appareil de mesure qui utilise l'effet de chauffage d'un courant électrique pour déterminer l'intensité de ce courant. Son fonctionnement est basé sur le principe que lorsque un courant électrique passe à travers un fil, la chaleur générée provoque l'expansion du fil, augmentant sa longueur. Cet instrument polyvalent est capable de mesurer à la fois le courant alternatif (CA) et le courant continu (CC), ce qui en fait un outil précieux dans diverses applications électriques.

Construction de l'instrument à fil chaud

La construction d'un instrument à fil chaud est illustrée dans la figure ci-dessous. Au cœur de son fonctionnement, le courant dont l'intensité doit être mesurée est passé à travers un fil en platine-iridium. Ce fil est un composant critique en raison de son point de fusion élevé et de sa bonne conductivité électrique, ce qui garantit une performance fiable sous l'effet de chauffage du courant. L'instrument à fil chaud emploie généralement une configuration à deux fils.

Construction de l'instrument à fil chaud

Un fil est solidement fixé entre deux bornes, tandis que le second fil est connecté entre le premier fil et une troisième borne, comme le montre la figure ci-dessus. Un fil est routé sur une poulie puis attaché à un ressort. Ce ressort exerce une force qui maintient le fil en platine-iridium sous tension, conservant ainsi son état initial.

Principe de fonctionnement des instruments à fil chaud

Lorsqu'un courant électrique passe à travers le fil en platine-iridium, le fil se chauffe en raison de l'effet Joule et s'étend ensuite. À mesure que le fil se chauffe, son affaissement augmente. Cependant, le fil revient à sa position initiale avec l'aide du ressort. L'expansion et la contraction alternatives du fil font tourner la poulie, ce qui, à son tour, dévie l'aiguille sur l'affichage de l'instrument. Il est notoire que l'étendue de l'expansion du fil est directement proportionnelle au carré de la valeur efficace (RMS) du courant qui y passe, permettant une mesure précise du courant.

Avantages de l'instrument à fil chaud

L'instrument à fil chaud offre plusieurs avantages notables :

• Capacité de mesure polyvalente : il peut être utilisé pour mesurer à la fois le courant alternatif (CA) et le courant continu (CC), ce qui le rend adapté à une large gamme d'applications électriques.

• Consistance de l'étalonnage : en tant qu'instrument de transfert, son étalonnage reste le même pour les mesures de CA et de CC. Cela simplifie le processus d'étalonnage et assure des résultats fiables et cohérents pour différents types de courants.

• Immunité aux champs magnétiques : l'instrument à fil chaud est immunisé contre les champs magnétiques parasites. Cette caractéristique lui permet de fournir des mesures précises, même dans des environnements avec une interférence électromagnétique significative.

• Conception simple et économique : sa construction est relativement simple et peu coûteuse, ce qui en fait une option accessible pour divers utilisateurs, des amateurs aux professionnels à budget limité.

Inconvénients de l'instrument à fil chaud

Malgré ses avantages, l'instrument à fil chaud présente plusieurs limitations :

• Temps de réponse lent : l'un de ses principaux inconvénients est son temps de réponse lent. Le temps nécessaire pour que le fil se chauffe, s'étende et que l'aiguille se dévie signifie qu'il peut ne pas être adapté aux applications nécessitant une mesure rapide de valeurs de courant changeantes.

• Instabilité due à l'étirement du fil : au fil du temps, les cycles répétés de chauffage et de refroidissement peuvent causer l'étirement du fil, entraînant une instabilité dans les lectures de l'instrument. Cet étirement peut progressivement affecter la précision des mesures et nécessiter des calibrations fréquentes ou le remplacement du fil.

• Consommation élevée d'énergie : l'instrument à fil chaud consomme une quantité relativement importante d'énergie par rapport à certains autres types d'appareils de mesure. Cette consommation plus élevée peut être préoccupante, en particulier dans les applications où l'efficacité énergétique est cruciale.

• Sensibilité aux surcharges et aux chocs mécaniques : il manque la capacité de résister bien aux conditions de surcharge et aux chocs mécaniques. Même une exposition brève à un courant excessif ou un choc soudain peut endommager le fil délicat et d'autres composants, rendant l'instrument inopérable ou imprécis.

En raison de ces inconvénients mentionnés, les instruments à fil chaud ont été largement remplacés par des instruments thermoelectriques plus avancés dans de nombreuses applications modernes.