Heta trådinstrument

Definition

En hettrådsinstrument definieras som en typ av mätapparat som utnyttjar värmeeffekten av en elektrisk ström för att bestämma strömmens storlek. Dess funktion baseras på principen att när en elektrisk ström passerar genom en tråd, genererar den värme som gör att tråden expanderar och ökar i längd. Detta mångsidiga instrument kan mäta både växelström (AC) och likström (DC), vilket gör det till ett värdefullt verktyg i olika elektriska tillämpningar.

Konstruktion av hettrådsinstrumentet

Konstruktionen av ett hettrådsinstrument visas i figuren nedan. I kärnan av dess funktion passerar strömmen vars storlek ska mätas genom en platin-iridiumtråd. Denna tråd är en viktig komponent på grund av sitt höga smältpunkt och god elektrisk ledningsförmåga, vilket säkerställer pålitlig prestanda under värmeeffekt av strömmen. Hettrådsinstrumentet använder vanligtvis en tvåtrådskonfiguration.

Konstruktion av hettrådsinstrumentet

En tråd är fast monterad mellan två terminaler, medan den andra tråden är ansluten mellan den första tråden och en tredje terminal, som visas i figuren ovan. En tråd leder över en rulle och är sedan fäst vid en fjäder. Denna fjäder utövar en kraft som håller platin-iridiumtråden spänd, vilket bevarar dess ursprungliga tillstånd.

Arbetsprincip för hettrådsinstrument

När en elektrisk ström flödar genom platin-iridiumtråden uppvärmes tråden på grund av Joules värmeeffekt och expanderar därefter. När tråden uppvärmes ökar dess hängning. Tråden återvänder dock till sin ursprungliga position med hjälp av fjädern. Den alternerande expansionen och kontraktionen av tråden orsakar att rullen roterar, vilket i sin tur avvikter pekaren på instrumentets display. Noterbart är att omfattningen av trådens expansion är direkt proportionell mot kvadraten av rotmedelvärdet (RMS) av strömmen som passerar genom den, vilket möjliggör noggrann strömuppmätning.

Fördelar med hettrådsinstrument

Hettrådsinstrumentet erbjuder flera märkbara fördelar:

• Mångsidig mätförmåga: Det kan användas för att mäta både växelström (AC) och likström (DC), vilket gör det lämpligt för en mängd olika elektriska tillämpningar.

• Konsistent kalibrering: Som ett överföringstypsinstrument är dess kalibrering densamma för både AC- och DC-mätningar. Detta förenklar kalibreringsprocessen och säkerställer pålitliga och konsekventa resultat över olika strömtyper.

• Immunitet mot magnetfält: Hettrådsinstrumentet är immun mot störande magnetfält. Denna egenskap gör att det kan ge noggranna mätningar även i miljöer med betydande elektromagnetisk störning.

• Enkel och kostnadseffektiv design: Dess konstruktion är relativt enkel och billigt, vilket gör det till en tillgänglig option för olika användare, från hobbyister till professionella med begränsade budgetar.

Nackdelar med hettrådsinstrument

Trots sina fördelar har hettrådsinstrumentet flera begränsningar:

• Långsam respons: Ett av dess primära nackdelar är dess långsamma respons. Tiden det tar för tråden att uppvärmas, expandera och för pekaren att avvikta innebär att det kanske inte är lämpligt för tillämpningar som kräver snabb mätning av föränderliga strömvärden.

• Instabilitet på grund av trådstreckning: Med tiden kan de upprepade uppvärmnings- och kylcyklerna orsaka att tråden stretchar, vilket leder till instabilitet i instrumentets läsningar. Denna stretchning kan gradvis påverka mätningarnas noggrannhet och kräva frekventa kalibreringar eller ersättning av tråden.

• Hög effektanvändning: Hettrådsinstrumentet förbrukar en relativt stor mängd effekt jämfört med vissa andra typer av mätinstrument. Denna högre effektanvändning kan vara en bekymmer, särskilt i tillämpningar där effektanvändning är avgörande.

• Överbelastning och mekanisk chock: Det saknar förmågan att klara överbelastningsvillkor och mekaniska chocker bra. Även en kort exponering för överdriven ström eller en plötslig stöt kan skada den känsliga tråden och andra komponenter, vilket gör instrumentet defekt eller felaktigt.

På grund av dessa nämnda nackdelar har hettrådsinstrument i stort sett ersatts av mer avancerade termoelektriska instrument i många moderna tillämpningar.