Heetdraadinstrument

Definitie

Een warmdraadinstrument wordt gedefinieerd als een type meetapparaat dat gebruik maakt van het verhittingseffect van elektrische stroom om de grootte van die stroom te bepalen. Het werkt op basis van het principe dat wanneer er een elektrische stroom door een draad loopt, de hitte die hierdoor wordt geproduceerd de draad doet uitzetten, waardoor de lengte ervan toeneemt. Dit veelzijdige instrument is in staat zowel wisselstroom (AC) als gelijkstroom (DC) te meten, waardoor het een waardevol hulpmiddel is in diverse elektrische toepassingen.

Constructie van het Warmdraadinstrument

De constructie van een warmdraadinstrument wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding. Ten grondslag aan zijn werking wordt de stroom, waarvan de grootte gemeten moet worden, geleid door een platina-iridium draad. Deze draad is een cruciale component vanwege zijn hoge smeltpunt en goede elektrische geleidbaarheid, die ervoor zorgen dat het betrouwbaar presteert onder het verhittingseffect van de stroom. Het warmdraadinstrument gebruikt meestal een twee-draadconfiguratie.

Constructie van het Warmdraadinstrument

Eén draad is stevig bevestigd tussen twee aansluitingen, terwijl de tweede draad is verbonden tussen de eerste draad en een derde aansluiting, zoals in de bovenstaande figuur is weergegeven. Een draad is geleid over een katrol en vervolgens bevestigd aan een veer. Deze veer oefent een kracht uit die de platina-iridium draad onder spanning houdt, waardoor de initiële toestand wordt behouden.

Werkingsprincipe van Warmdraadinstrumenten

Wanneer er een elektrische stroom door de platina-iridium draad loopt, verwarmt de draad zich door het Joule-verhittingseffect en zet hij uit. Terwijl de draad heet wordt, neemt zijn hang af. Echter, de draad keert terug naar zijn oorspronkelijke positie met de hulp van de veer. De afwisselende uitzetting en samentrekking van de draad veroorzaken de rotatie van de katrol, wat op zijn beurt de wijzer op het display van het instrument laat afbuigen. Merkwaardig genoeg is de mate van de uitzetting van de draad direct evenredig met het kwadraat van de wortel-gemiddelde-kwadratische (RMS) waarde van de stroom die erdoorheen loopt, waardoor een nauwkeurige stroommeting mogelijk is.

Voordelen van het Warmdraadinstrument

Het warmdraadinstrument biedt verschillende opmerkelijke voordelen:

• Veelzijdige Meetcapaciteit: Het kan zowel voor wisselstroom (AC) als gelijkstroom (DC) worden gebruikt, waardoor het geschikt is voor een breed scala aan elektrische toepassingen.

• Calibratieconsistentie: Als een overdrachtstype instrument blijft de calibratie hetzelfde voor zowel AC- als DC-metingen. Dit vereenvoudigt het kalibratieproces en garandeert betrouwbare en consistente resultaten voor verschillende soorten stroom.

• Immunititeit Tegen Magnetische Velden: Het warmdraadinstrument is immuun voor storingmagnetische velden. Deze eigenschap stelt het in staat nauwkeurige metingen te leveren, zelfs in omgevingen met aanzienlijke elektromagnetische interferentie.

• Eenvoudige en Kosteneffectieve Constructie: Zijn constructie is relatief eenvoudig en goedkoop, waardoor het een toegankelijke optie is voor verschillende gebruikers, van hobbyisten tot professionele gebruikers met beperkte budgetten.

Nadelen van het Warmdraadinstrument

Ondanks de voordelen heeft het warmdraadinstrument enkele beperkingen:

• Trage Reactietijd: Een van de belangrijkste nadelen is de trage reactietijd. De tijd die nodig is voor de draad om op te warmen, uit te zetten en voor de wijzer om af te buigen, betekent dat het mogelijk niet geschikt is voor toepassingen die snelle metingen van veranderende stroomwaarden vereisen.

• Instabiliteit Door Draad Uitrekking: Na verloop van tijd kunnen de herhaalde verwarming en afkoeling cycli ertoe leiden dat de draad uitrekt, wat kan resulteren in instabiliteit in de metingen van het instrument. Deze uitrekking kan geleidelijk de nauwkeurigheid van de metingen beïnvloeden en regelmatige kalibratie of vervanging van de draad vereisen.

• Hoog Energieverbruik: Het warmdraadinstrument consumeert relatief veel energie vergeleken met sommige andere types meetinstrumenten. Dit hogere energieverbruik kan een zorg zijn, vooral in toepassingen waar efficiënt energieverbruik cruciaal is.

• Gevoeligheid Voor Overbelasting en Mechanische Schokken: Het kan overbelastingsituaties en mechanische schokken slecht verdragen. Zelfs een korte blootstelling aan een te hoge stroom of een plotselinge schok kan de delicate draad en andere componenten beschadigen, waardoor het instrument onbruikbaar of onnauwkeurig wordt.

Vanwege deze voornoemde nadelen zijn warmdraadinstrumenten in veel moderne toepassingen grotendeels vervangen door geavanceerdere thermoelektrische instrumenten.