Измерительный шунт это: Шунт — Описание, предназначение, принцип работы.

Шунт — Описание, предназначение, принцип работы.

Что такое шунт

В электронике и электротехнике часто можно услышать слово «шунт», «шунтирование», «прошунтировать». Слово «шунт» к нам пришло с буржуйского языка: shunt —  в дословном переводе «ответвление», «перевод на запасной путь». Следовательно, шунт в электронике — это что-то такое, что «примыкает» к электрической цепи и «переводит» электрический ток по другому направлению. Ну вот, уже легче).

По сути дела шунт представляет из себя простой резист ор который имеет маленькое сопротивление, проще говоря, низкоомный резистор. И как бы это ни странно звучало: шунт является простейшим преобразователем силы тока в напряжение. Но как это возможно? Да оказывается все просто!

Как работает шунт

Итак, имеем простой шунт. Кстати, на схемах он обозначается как резистор. И это неудивительно, потому что это и есть низкоомный резистор.

Условимся считать, что ток у нас постоянный и течет из пункта А в пункт Б. На своем пути он встречает шунт и почти беспрепятственно течет через него, так как сопротивление шунта очень маленькое. Не забываем, что электрический ток характеризуется такими параметрами, как Сила тока и Напряжение. Через шунт электрический ток протекает с какой-то силой ( I ), в зависимости от нагрузки цепи.

Помните Закон Ома  для участка электрической цепи? Вот, собственно и он:

где

U — напряжение

I — сила тока

R — сопротивление

Сопротивление шунта у нас всегда постоянно и не меняется, попросту говоря «константа». Падение напряжение на шунте мы можем узнать, замерив вольтметром как на рисунке:

Значит, исходя из формулы 

получаем формулу:

и делаем простой до ужаса вывод: показания на вольтметре будут тем больше, чем бОльшая сила тока будет протекать через шунт.

Так что же это значит? А это значит, что мы спокойно можем рассчитать силу тока, протекающую по проводу АБ ;-). Все гениальное — просто! И самое замечательное знаете что? Нам даже не надо использовать амперметр ;-).

Вот такой принцип действия шунта. И чаще всего этот принцип используется как раз для того, чтобы расширить пределы измерения измерительных приборов.

Виды шунтов

Промышленные амперметры выглядят вот так:

На самом же деле, как бы это странно ни звучало — это вольтметры. Просто их шкала нарисована (проградуирована) уже с  расчетом по закону Ома. Короче говоря, показывает напряжение, а счет идет в Амперах ;-).

На одном из них можно увидеть предел измерения даже до 100 Ампер. Как вы думаете, если поставить такой прибор в разрыв электрической цепи и пропустить силу тока, ну скажем, Ампер в 90, выдержит ли тоненький провод измерительной катушки внутри амперметра? Думаю, пойдет белый густой дым). Поэтому такие измерения проводят только через шунты.

А вот, собственно, и промышленные шунты:

Те, которые справа внизу  могут пропускать  через себя силу тока  до килоАмпера и больше.

К каждому промышленному амперметру в комплекте идет свой шунт. Для начала использования амперметра достаточно собрать  шунт с амперметром вот по такой схеме:

В некоторых амперметрах этот шунт  встраивается прямо в корпус самого прибора.

[quads id=1]

Работа шунта на практическом примере

В гостях у нас самый что ни на есть обыкновенный промышленный шунт для амперметра:

Сзади можно прочитать его маркировку:

Как же прочитать характеристику такой маркировки? Здесь все просто! Это означает, что если протекающая сила тока через шунт будет 20 Ампер, то падение напряжения на шунте будет 75 милливольт.

0,5  — это класс точности. То есть сколько мы замерили — это значение будет с погрешностью 0.5% от измеряемой величины. То есть допустим, мы замеряли падение напряжения 50 милливольт. Погрешность измерения составит 50 плюс-минус 0,25. Такой точности вполне хватит для промышленных и радиоэлектронных нужд ;-).

Итак, у нас имеется  простая автомобильная лампочка накаливания на 12 Вольт:

Выставляем на  Блоке питания напряжение в 12 Вольт, и цепляем нашу лампочку. Лампочка зажигается и мы сразу же видим, какую силу тока она потребляет, благодаря встроенному амперметру в блоке питания. Кушает наша лампа 1,7 Ампер.

Предположим, у нас нету встроенного амперметра в блоке питания, но нам надо знать, какая все-таки сила тока проходит через лампочку. Для этого собираем простенькую схемку:

И замеряем падение напряжения на самом шунте. Получилось 6,3 милливольта.

Так как мы знаем, что при 20 Амперах напряжение на шунте будет 75 милливольт, то какая сила тока будет проходить через шунт, если падение напряжения на нем составит 6,3 милливольта? Вспоминаем училку по математике Марьиванну и решаем простенькую пропорцию за 5-ый класс 😉

Вспоминаем, что показывал наш блок питания?

Погрешность в 0,02 Ампера! Думаю, это можно списать на погрешность приборов).

Так как радиолюбители в основном используют малое напряжение и силу тока в своих электронных безделушках, то можно применить этот принцип и в своих разработках. Для этого достаточно будет взять низкоомный резистор и использовать его как датчик силы тока). Как говорится » голь на выдумку хитра» 😉

Что такое шунт в электронике и видео про это:

Где купить шунт

Почти такой же шунт, как у меня в статье, можно заказать на Али по этой ссылке:

Измерительные шунты

Подробности

Категория: Электрические приборы

• приборы

Шунты предназначены для расширения пределов измерения тока. Шунт представляет собой калиброванный, обычно плоский, проводник (резистор) специальной конструкции из манганина, по которому проходит измеряемый ток. Падение напряжения на шунте является линейной функцией тока. Номинальному напряжению соответствует номинальный ток шунта. Применяются в основном в цепях постоянного тока в комплекте с магнитоэлектрическими измерительными приборами. При измерении небольших токов (до 30 А) шунты встраивают в корпус прибора. При измерении больших токов (до 7500 А) применяются наружные шунты. Шунты подразделяются по классам точности: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2 и 0,5.

Для расширения пределов измерения приборов по напряжению используются калиброванные резисторы, называемых добавочными сопротивлениями. Их включают последовательно с измерительным прибором. Добавочные резисторы изготовляют из манганиновой изолированной проволоки и также подразделяют по классам точности. Сведения о шунтах представлены в таблице.

Тип	Номинальный ток, А	Номинальное падение напряжения, мВ	Класс точности	Примечание
Р114/1	75	45	0,1	—
Р114/1	150	45	0. 1	—
Р114/1	300	45	0,1	—
75РИ	0,3-0,75	75	0,2	—
75РИ	1,5-7,5	75	0,2	—
75РИ	15-30	75	0,2	—
75РИ	75	75	0,2	—
75ШС-0.2	300; 500; 750,1000; 1500; 2000; 4000	75	0. 2	Стационарный на один предел
75ШС	5; 10; 20;30; 50	75	0,5	То же
75ШСМ	75; 100; 150;200;300; 500; 750; 1000	75	0.5	То же

• Назад
• Вперёд

• Вы здесь:  
• Главная
• Оборудование
• Электроприборы
• Комбинированные приборы магнитоэлектрической системы

Еще по теме:

• Краткая характеристика современных тепловизоров
• Типовые модели тепловизоров
• Тепловизоры IC
• Применение тепловизоров Raytek в электрических системам и для проверки оборудования
• Тепловизоры Thermo View Ti30

Как работают шунты постоянного тока

Опубликовано 9 февраля 2021 г. Weschler Instruments

Шунт постоянного тока представляет собой специальный резистор, используемый для измерения больших токов. Шунт подключается последовательно с тяжелой нагрузкой, такой как двигатель постоянного тока, зарядное устройство, нагреватель, гальваническая ванна или линия электролизера. Вольтметр постоянного тока подключен к шунту по 4-проводной схеме (Кельвин). Шунт имеет отверстия под болты или шпильки для толстых проводов и небольшие клеммы для подключения счетчика. Выводы измерителя не пропускают большой ток, поэтому они являются более точным калибром, чем используемые в цепи нагрузки. Предпочтительное расположение шунта — на заземленной стороне нагрузки. Это сводит к минимуму напряжение, присутствующее на соединениях шунта и счетчика.

Большинство шунтов изготавливаются из манганина, сплава, состоящего из 84% меди, 12% магния и 4% никеля. Этот материал имеет чрезвычайно низкий температурный коэффициент сопротивления, всего 0,0015%/градус Цельсия (15 частей на миллион/°С). Для сравнения, TC меди составляет 0,4%/°C. Шунты рассчитаны на падение 50 мВ, 75 мВ или 100 мВ при максимальном токе. Шунты на 50 мВ, как правило, предпочтительнее, поскольку они имеют меньшую рассеиваемую мощность и, следовательно, меньше самонагреваются. Для непрерывной работы производители обычно рекомендуют, чтобы шунты были ограничены менее чем 2/3 от номинального тока.

Шунтовая установка
Большие шунты предназначены для непосредственного монтажа на сборные шины. Следует соблюдать осторожность, чтобы не нагружать шунтирующий элемент во время установки и допустить некоторое смещение для теплового расширения. Шины должны быть закреплены, чтобы предотвратить чрезмерное движение, вызывающее нагрузку на шунтирующий элемент во время скачка тока или короткого замыкания. Некоторые шунты меньшего размера имеют изолирующее основание для упрощения монтажа на панель или корпус. Типичная коммерческая точность шунта составляет 0,25% от показаний.

Для стабильной работы температура в центре манганиновых лопастей должна быть ниже 80°C. При температурах выше 80°C производитель может указать коэффициент снижения номинальных характеристик, позволяющий работать при более низком уровне тока. Температура выше 140°C вызовет необратимое изменение устойчивости к манганину, поэтому 125°C обычно считается максимальным безопасным пределом. Правильный монтаж помогает свести к минимуму повышение температуры. Для облегчения конвекционного охлаждения шунт следует монтировать на открытом пространстве с лопастями в вертикальном положении. Если шунт находится в шкафу или ограниченном пространстве, может потребоваться принудительное воздушное охлаждение. Для шунтов с таким же номинальным током модель большего размера будет лучше справляться с рассеиванием тепла и перегрузками.

Многие измерители, используемые в шунтирующих приложениях, масштабируются для отображения ампер, хотя они измеряют напряжение. Амперметр постоянного тока с шунтирующим номиналом представляет собой вольтметр, калиброванный и масштабированный для определенного тока шунта и полного падения напряжения (например, 100 А, 50 мВ). Шунт на 100 А, 50 мВ имеет сопротивление 0,0005 Ом (500 мкОм). Цифровой измеритель, используемый для контроля падения напряжения на шунте, обычно имеет входное сопротивление 1 МОм или более. Ток, протекающий по проводам счетчика, незначителен, поэтому «нагрузка» счетчика не влияет на точность измерения. Для аналоговых счетчиков ток, протекающий по проводам счетчика, мал, но им можно пренебречь. Входное сопротивление измерителя обычно составляет от 6,5 до 50 Ом, в зависимости от модели.

Заводская калибровка аналоговых счетчиков предполагает общее сопротивление выводов 0,065 Ом. Это эквивалентно примерно 10 футам провода #18AWG или 16 футам провода #16AWG. Более длинные провода или более тонкие провода с более высоким сопротивлением приведут к низким показаниям счетчика. Например: провод № 20AWG имеет сопротивление около 10 мОм/фут. Если счетчик расположен в 50 футах от шунта, провод #20 создает общее сопротивление выводов 1 Ом, или на 0,935 Ом больше, чем откалиброван измеритель. Дополнительное сопротивление проводов приведет к тому, что измеритель с сопротивлением 7 Ом будет показывать на 12% меньше. Это гораздо большая ошибка, чем точность шунта ¼% или точность аналогового измерителя 1-2%. На том же расстоянии 40-омный измеритель с выводами № 16 будет показывать менее 1% низкого уровня. В тех случаях, когда использование более тяжелых проводов невозможно, можно заказать аналоговый измеритель со специальной калибровкой для компенсации дополнительного сопротивления проводов.

В дополнение к аналоговым и цифровым измерителям для контроля напряжения на шунте постоянного тока можно использовать другие приборы. Формирователь сигналов иногда используется для преобразования милливольтового сигнала для передачи в удаленное место или для интерфейса с оборудованием управления технологическим процессом. Типичный пример изменяет 0–100 мВ на контурный ток 4–20 мА. Одно из преимуществ этой схемы: обрыв соединения можно легко обнаружить. Регистратор или регистратор данных будет фиксировать и сохранять показания для будущих исследований. В приложениях, где ток изменяется быстрее, чем это можно увидеть на аналоговом или цифровом измерителе, регистратор данных (или измеритель с внутренней регистрацией данных) может производить выборку с более высокой скоростью.

Шунты постоянного тока

обеспечивают простое средство контроля сильноточных цепей. Доступны различные инструменты для измерения выхода шунта. Внимательное рассмотрение нескольких ключевых факторов приведет к успешной установке.

Связаться с Weschler

Руководство по шунтирующим резисторам и шунтам амперметра

Узнайте, как работают шунтирующие резисторы, и узнайте больше об их роли в электрических цепях с помощью нашего удобного руководства.

Что такое шунтирующие резисторы?

Шунт представляет собой электрическое устройство, которое создает путь с низким сопротивлением для электрического тока. Это позволяет току течь к альтернативной точке цепи. Шунты также могут называться амперметрическими шунтами или токовыми шунтирующими резисторами.

Шунтирующие резисторы обычно используются для измерения больших токов с низким уровнем соответствующего сопротивления. Маневрирование буквально переводится как отклонение или следование силы по заданному пути.

В ряде случаев требуется измерение силы тока. Общие приложения включают защиту от перегрузки по току, системы 4-20 мА, зарядку аккумулятора и управление двигателем по Н-мосту. Применение уравнения закона Ома позволяет измерять уровень напряжения и силы тока в амперах. Это требует размещения резистора параллельно амперметру. Возникает результирующее разделение тока, позволяющее измерять уровень силы тока.

Просмотреть все шунты

Электрические шунты в цепях

Существуют различные способы измерения электрического тока, протекающего по цепи. Однако наиболее распространенным методом является косвенное измерение, определяющее уровень напряжения на прецизионном резисторе в соответствии с законом Ома. Результирующее падение напряжения будет напрямую соответствовать току, проходящему через цепь. Правильная идентификация этого падения напряжения позволит вам измерить величину протекающего тока.

Особое внимание следует уделить расположению шунта в цепи. Обычно шунт размещают как можно ближе к земле, когда цепь и измерительное устройство имеют общую землю. Это позволяет защитить амперметр от синфазного напряжения, которое в противном случае может привести к повреждению и искажению результатов. Необходимо будет изолировать шунт от земли или включить делитель напряжения для защиты внутри незаземленной ветви.

См. диаграмму ниже для помощи в определении различных компонентов шунта:

Что делает шунт?

Электрический шунт представляет собой устройство, которое позволяет току проходить или отклоняться от заданного значения в цепи за счет создания пути с низким сопротивлением. Некоторые измерители имеют встроенные прецизионные токовые шунты и позволяют проводить измерения постоянного тока и мощности. Существуют также электрические шунты, измеряющие поток постоянного тока.

Формула закона Ома применяется следующим образом:

V = I × R

Это уравнение относится к напряжению (В) на сопротивлении (R в омах), создаваемому в результате сопротивления и тока (I в амперах) циркулирует через сопротивление. Например, токовый шунт с сопротивлением 0,002 Ом и током 30 А приведет к генерации 0,002 x 30 = 0,06 вольт или 60 мВ (милливольт).

Падение напряжения на шунте можно оценить, встроив токовый шунт в цепь, настроенную для измерения. Оценка текущего сопротивления шунта позволит произвести расчет измерения тока в соответствии с расчетом по закону Ома. Закон Ома также можно использовать для калибровки текущего сопротивления шунта.

Общие области применения шунтирующего резистора включают:

• Измерение тока, протекающего через батарею, и контроль выработки электроэнергии
• Перенаправление высокочастотного шума (для этого требуется шунт с конденсатором) до того, как сигнал достигнет элементов схемы
• Установка внутри корпуса подключения постоянного тока с отрицательным проводом между батареями и инвертором
• Защита от перегрузки в устройствах управления, включая зарядные устройства и источники питания

Вы можете использовать следующие типы шунтов:

Цифровой шунт Murata Power Solutions

Выход :

• 50 A
• 50 мВ

Подходит для? :

• Измерение постоянного тока от 5 до 1200 А

Купить

Шунт Hobut

Выход :

• 20 A
• 200 мВ

Подходит для? :

• Преобразование цифровых панельных счетчиков с полным отклонением 199,9 мВ в амперметры

Купить сейчас

Пластинчатый шунт GILGEN Muller & Weigert

Выход :

• 100 A
• 60 мВ

Подходит для? :

• Измерение больших токов с помощью приборов DQN с подвижной катушкой

Купить

Пластинчатый шунт Шовена-Арну

Выход :

• 10 А
• 100 мВ

Подходит для? :

• Измерение тока до 10 А с высокой точностью

Купить сейчас

Шунты панельного амперметра постоянного тока

Шунт панельного амперметра постоянного тока является одним из наиболее часто используемых устройств этого типа. Это позволяет точно измерять значения тока, превышающие те, которые можно измерить исключительно с помощью амперметра. Этот процесс включает отведение небольшого количества тока на измеритель для измерения.

Необходимо установить уровень сопротивления таким образом, чтобы можно было измерить соответствующее падение напряжения без нарушения цепи. Уровень тока имеет прямое отношение к напряжению, подаваемому на шунт, что позволяет определить правильный уровень тока.

Как работает шунт?

Существует разница между техническими ограничениями шунтирующего резистора и стандартного резистора. Шунтирующие резисторы обеспечивают высокий уровень точности, компенсируя минимальное омическое сопротивление. Для достижения такой высокой точности рекомендуется соединение Кельвина. Это соединение позволяет избежать таких проблем, как сопротивление проводов и чувствительность.

Существует множество обратимых и необратимых факторов, которые могут влиять на значение шунтирующего резистора. Связанные с этим механические, электрические и термические нагрузки означают, что, несмотря на долговременную стабильность, происходит необратимое изменение сопротивления. Температурный коэффициент сопротивления (TCR) выражается в ppm/oC и соответствует дрейфу, возникающему в результате охлаждения или нагревания транзистора из-за колебаний температуры окружающей среды. Уровень мощности, который должен рассеивать резистор, выражается в терминах коэффициента мощности сопротивления (PCR) или частей на миллион/Вт.

Электрические шунты обычно используются для защиты регулятора скорости от нагрузки, потребляющей избыточный ток или ограничивающей скорость подключенного двигателя. Можно увеличить скорость контроллера, отключив шунт от линии считывания. Затем чувствительную линию необходимо будет соединить с землей. Падения напряжения не будет, поэтому регулятор скорости будет генерировать максимально возможную мощность. Однако это может быть опасно, если нагрузка на транзисторы контроллера слишком велика.

Токовый шунт высокой точности также может использоваться при стендовых испытаниях оборудования. Этот тип токового шунта можно использовать в сочетании с вольтметром для оценки уровня тока, протекающего по цепи. Использование чувствительного вольтметра будет означать, что при измерении больших токов обеспечивается хорошая степень безопасности, чем может быть достигнуто с помощью стандартного мультиметра.

Как подключить шунт

Во-первых, следуйте инструкциям производителя. Необходимо убедиться, что амперметр и шунт способны работать с одинаковыми уровнями мВ. Затем вы должны подключить шунт к отрицательному кабелю, соединяющему аккумуляторную батарею с электрическими цепями. Это можно определить, проследив отрицательный провод от аккумулятора к цепям или блоку предохранителей.

Если вы хотите измерить ток, потребляемый подключенным устройством и вырабатываемый генератором переменного тока, необходимо настроить отрицательные контакты на аккумуляторе на соответствующую сторону аккумулятора и шунтировать. Подходящий толстый кабель должен быть подключен к другой стороне шунта, ведущему к отрицательной клемме аккумулятора.

Шунт необходимо установить в месте, исключающем риск короткого замыкания кабелей. Отрицательные кабели можно обрезать для облегчения процесса установки. Также необходимо будет вырезать подходящее отверстие для крепления амперметра на панели. Отверстие должно быть достаточно плотным, чтобы надежно подключить счетчик. Соединение между выводами и источником постоянного тока или напряжения должно иметь правильно установленные положительные и отрицательные контакты. Вы также должны будете убедиться, что измеритель настроен правильно (ток может быть измерен в переменном, постоянном токе, омах и т.д.).

Процесс подключения должен начинаться с базовой проверки, чтобы убедиться, что шунт подключен последовательно с нагрузкой. Вам также потребуется подключить подходящий аккумулятор и убедиться, что он подключен к правильной стороне шунта. Затем проводка должна идти от шунта к нагрузке. Не должно быть никакой связи между амперметром и землей. Однако амперметр следует подключать параллельно шунту, а шунт последовательно с нагрузкой.

Измерение тока или напряжения следует начинать с подачи питания на цепь. Затем вы можете приступить к снятию показаний счетчика. Однако не следует включать питание, если вы измеряете уровень сопротивления.

Как рассчитать ток с помощью шунта

Мы уже упоминали, что сопротивление шунта можно рассчитать путем деления падения напряжения, соответствующего уровню генерируемого тока. Шунт можно использовать, чтобы убедиться, что цепь способна выдержать ток, протекающий через нее. Для этого вам понадобится калькулятор и значения электрического тока и напряжения на шунтирующем резисторе.

Текущий уровень должен рассчитываться следующим образом:

Шаг первый: Запишите Закон Ом

Вы должны начать с написания уравнения OHM V = I * R , с V , специфичным для падения напряжения через шунтирующий резистор, I протекающий ток, а R — сопротивление шунта.

Шаг второй: подставьте значения напряжения и тока

Поменяйте местами значения напряжения ( V ) и тока ( I ) в уравнении. Например, если напряжение на шунте равно 10, то уровень протекающего тока будет 100 ампер, при этом уравнение будет следующим: 10 = 100 * R.

Шаг третий: Завершите вычисления Ома

Разделите сумму уравнения закона Ома на 100, чтобы вычислить значение R . Значение R в этом случае будет равно 0,1 Ом, что соответствует значению шунтирующего резистора.

Популярные бренды

Simpson

Просмотрите наш выбор шунтов от Simpson и совершите покупку онлайн уже сегодня с RS.

Диапазон просмотра

Hobut

Просмотрите наш широкий ассортимент шунтов от Hobut, включая пластинчатые шунты, латунные шунты и многое другое.

View Range

Sifam Tinsley

Шунты Sifam Tinsley подходят для использования в самых разных электрических цепях и приложениях.