Strumento a Filo Caldo
Definizione
Un apparecchio a filo caldo è definito come un tipo di dispositivo di misura che utilizza l'effetto riscaldante di una corrente elettrica per determinare l'entità di tale corrente. Il suo funzionamento si basa sul principio secondo cui, quando una corrente elettrica passa attraverso un filo, il calore generato causa l'espansione del filo, aumentandone la lunghezza. Questo versatile strumento è in grado di misurare sia corrente alternata (CA) che corrente continua (CC), rendendolo uno strumento prezioso in varie applicazioni elettriche.
Costruzione dello Strumento a Filo Caldo
La costruzione di uno strumento a filo caldo è illustrata nella figura sottostante. Al centro del suo funzionamento, la corrente la cui entità deve essere misurata viene fatta passare attraverso un filo di platino-iridio. Questo filo è un componente critico a causa del suo punto di fusione elevato e della buona conducibilità elettrica, che garantiscono un funzionamento affidabile sotto l'effetto riscaldante della corrente. Lo strumento a filo caldo impiega tipicamente una configurazione a due fili.
Costruzione dello Strumento a Filo Caldo
Un filo è fissamente collegato tra due terminali, mentre il secondo filo è connesso tra il primo filo e un terzo terminale, come mostrato nella figura sopra. Un filo è routato su una puleggia e poi collegato a una molla. Questa molla esercita una forza che mantiene il filo di platino-iridio in tensione, mantenendo il suo stato iniziale.
Principio di Funzionamento degli Strumenti a Filo Caldo
Quando una corrente elettrica scorre attraverso il filo di platino-iridio, il filo si riscalda a causa dell'effetto Joule e successivamente si espande. Mentre il filo si riscalda, la sua caduta aumenta. Tuttavia, il filo torna alla sua posizione originale con l'aiuto della molla. L'alternanza di espansione e contrazione del filo causa la rotazione della puleggia, che a sua volta deflette il puntatore sul display dello strumento. Notoriamente, l'entità dell'espansione del filo è direttamente proporzionale al quadrato del valore efficace (RMS) della corrente che lo attraversa, consentendo una misurazione accurata della corrente.
Vantaggi dello Strumento a Filo Caldo
Lo strumento a filo caldo offre diversi notevoli vantaggi:
Capacità di Misurazione Versatile: Può essere utilizzato per misurare sia corrente alternata (CA) che corrente continua (CC), rendendolo adatto per una vasta gamma di applicazioni elettriche.
Coerenza della Taratura: Come strumento di trasferimento, la sua taratura rimane la stessa per le misurazioni sia in CA che in CC. Questo semplifica il processo di taratura e assicura risultati affidabili e coerenti in diversi tipi di corrente.
Immunità ai Campi Magnetici: Lo strumento a filo caldo è immune ai campi magnetici vaganti. Questa caratteristica gli permette di fornire misurazioni accurate anche in ambienti con significativa interferenza elettromagnetica.
Progettazione Semplice ed Economicamente Accessibile: La sua costruzione è relativamente semplice ed economica, rendendolo un'opzione accessibile per vari utenti, dai dilettanti ai professionisti con un budget limitato.
Svantaggi dello Strumento a Filo Caldo
Nonostante i suoi vantaggi, lo strumento a filo caldo presenta diversi limiti:
Tempo di Risposta Lento: Uno dei suoi principali svantaggi è il tempo di risposta lento. Il tempo necessario affinché il filo si riscaldi, si espanda e il puntatore si defletta significa che potrebbe non essere adatto per applicazioni che richiedono una misurazione rapida di valori di corrente in mutamento.
Instabilità a Causa dello Stiramento del Filo: Nel tempo, i cicli ripetuti di riscaldamento e raffreddamento possono causare lo stiramento del filo, portando a instabilità nelle letture dello strumento. Questo stiramento può gradualmente influire sull'accuratezza delle misurazioni e richiedere tarature frequenti o la sostituzione del filo.
Consumo Elevato di Potenza: Lo strumento a filo caldo consuma una quantità relativamente elevata di potenza rispetto ad altri tipi di strumenti di misura. Questo consumo di potenza superiore può essere un problema, specialmente in applicazioni dove l'efficienza energetica è cruciale.
Suscepibilità a Sovraccarichi e Shock Meccanici: Non è in grado di resistere bene a condizioni di sovraccarico e shock meccanici. Anche una breve esposizione a correnti eccessive o a un colpo improvviso può danneggiare il delicato filo e altri componenti, rendendo lo strumento inutilizzabile o impreciso.
A causa di questi svantaggi menzionati, gli strumenti a filo caldo sono stati in gran parte sostituiti da strumenti termoelettrici più avanzati in molte applicazioni moderne.
