เครื่องมือวัดด้วยสายไฟร้อน

คำนิยาม

เครื่องมือวัดแบบลวดร้อนถูกกำหนดให้เป็นชนิดของอุปกรณ์วัดที่ใช้ผลของการทำความร้อนจากกระแสไฟฟ้าเพื่อกำหนดขนาดของกระแสไฟฟ้านั้น การทำงานของเครื่องมือนี้ขึ้นอยู่กับหลักการว่าเมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่านลวด จะเกิดความร้อนทำให้ลวดขยายตัวและเพิ่มความยาว เครื่องมือนี้สามารถวัดทั้งกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) และกระแสไฟฟ้าตรง (DC) ทำให้เป็นเครื่องมือที่มีคุณค่าในแอพพลิเคชันทางไฟฟ้าต่างๆ

โครงสร้างของเครื่องมือวัดแบบลวดร้อน

โครงสร้างของเครื่องมือวัดแบบลวดร้อนแสดงในภาพด้านล่าง ในการทำงานหลัก กระแสไฟฟ้าที่ต้องการวัดขนาดจะผ่านลวดแพลทินัม-ไอริเดียม ลวดนี้เป็นส่วนสำคัญเนื่องจากมีจุดหลอมเหลวสูงและความนำไฟฟ้าที่ดี ซึ่งทำให้มีประสิทธิภาพเชื่อถือได้ภายใต้ผลของการทำความร้อนจากกระแสไฟฟ้า เครื่องมือวัดแบบลวดร้อนโดยทั่วไปใช้การกำหนดสองลวด

โครงสร้างของเครื่องมือวัดแบบลวดร้อน

ลวดหนึ่งติดแน่นระหว่างสองเทอร์มินัล ในขณะที่ลวดที่สองเชื่อมต่อระหว่างลวดแรกและเทอร์มินัลที่สาม ตามที่แสดงในภาพด้านบน เส้นด้ายถูกพาดผ่านพูลเลย์แล้วติดตั้งกับสปริง สปริงนี้ออกแรงที่ทำให้ลวดแพลทินัม-ไอริเดียมอยู่ภายใต้แรงดึง รักษาสภาพเริ่มต้นไว้

หลักการทำงานของเครื่องมือวัดแบบลวดร้อน

เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านลวดแพลทินัม-ไอริเดียม ลวดจะร้อนขึ้นเนื่องจากผลของ Joule heating และขยายตัว ขณะที่ลวดร้อน ความหย่อนของลวดจะเพิ่มขึ้น แต่ลวดจะกลับสู่ตำแหน่งเดิมด้วยความช่วยเหลือของสปริง การขยายและหดตัวของลวดทำให้พูลเลย์หมุน ทำให้เข็มบนจอแสดงผลของเครื่องมือเบน ควรทราบว่าระดับการขยายตัวของลวดเป็นสัดส่วนโดยตรงกับค่า RMS ของกระแสไฟฟ้าที่ผ่าน มีการวัดกระแสไฟฟ้าอย่างแม่นยำ

ข้อดีของเครื่องมือวัดแบบลวดร้อน

เครื่องมือวัดแบบลวดร้อนมีประโยชน์หลายประการ:

• ความสามารถในการวัดที่หลากหลาย: สามารถใช้วัดทั้งกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) และกระแสไฟฟ้าตรง (DC) ทำให้เหมาะสมสำหรับแอพพลิเคชันทางไฟฟ้าที่หลากหลาย

• ความคงที่ในการสอบเทียบ: เป็นเครื่องมือประเภท transfer ซึ่งการสอบเทียบจะเหมือนกันสำหรับการวัดทั้ง AC และ DC ทำให้กระบวนการสอบเทียบง่ายขึ้นและให้ผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้และคงที่สำหรับประเภทกระแสไฟฟ้าที่แตกต่างกัน

• ภูมิคุ้มกันสนามแม่เหล็ก: เครื่องมือวัดแบบลวดร้อนไม่ได้รับผลกระทบจากสนามแม่เหล็กที่คลาดเคลื่อน ลักษณะนี้ทำให้สามารถวัดค่าได้อย่างแม่นยำแม้ในสภาพแวดล้อมที่มีการรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้ามาก

• การออกแบบที่ง่ายและประหยัด: การสร้างของเครื่องมือนี้ค่อนข้างง่ายและราคาถูก ทำให้เป็นตัวเลือกที่เข้าถึงได้สำหรับผู้ใช้งานต่างๆ ตั้งแต่ผู้ที่ชอบงานอดิเรกจนถึงมืออาชีพที่มีงบประมาณจำกัด

ข้อเสียของเครื่องมือวัดแบบลวดร้อน

แม้มีข้อดี แต่เครื่องมือวัดแบบลวดร้อนก็มีข้อจำกัดบางประการ:

• เวลาตอบสนองช้า: ข้อเสียหลักหนึ่งคือเวลาตอบสนองที่ช้า เวลาที่จำเป็นในการทำความร้อน ขยายตัว และการเบนของเข็มหมายความว่าอาจไม่เหมาะสมสำหรับแอพพลิเคชันที่ต้องการวัดค่ากระแสไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว

• ความไม่เสถียรจากการยืดของลวด: ตลอดเวลา การทำความร้อนและทำความเย็นซ้ำๆ สามารถทำให้ลวดยืด ทำให้การอ่านค่าของเครื่องมือไม่เสถียร การยืดนี้สามารถส่งผลต่อความแม่นยำของการวัดอย่างค่อยเป็นค่อยไป และต้องการการสอบเทียบหรือเปลี่ยนลวดบ่อยๆ

• การใช้พลังงานสูง: เครื่องมือวัดแบบลวดร้อนใช้พลังงานค่อนข้างมากเมื่อเทียบกับเครื่องมือวัดบางประเภท การใช้พลังงานสูงนี้อาจเป็นปัญหา โดยเฉพาะในแอพพลิเคชันที่ต้องการความประหยัดพลังงาน

• ความไวต่อการโหลดเกินและการกระแทก: มันไม่มีความสามารถในการทนทานต่อการโหลดเกินและการกระแทกได้ดี แม้กระทั่งการสัมผัสกับกระแสไฟฟ้าที่มากเกินไปหรือการกระแทกอย่างฉับพลันสามารถทำลายลวดและส่วนประกอบอื่นๆ ทำให้เครื่องมือไม่สามารถใช้งานได้หรือไม่แม่นยำ

เนื่องจากข้อเสียดังกล่าว เครื่องมือวัดแบบลวดร้อนได้ถูกแทนที่ด้วยเครื่องมือวัดแบบเทอร์โมอิเล็กทริกที่ทันสมัยมากขึ้นในแอพพลิเคชันหลายๆ แห่ง