Расчет измерительного шунта миллиамперметра

Шунт (англ. Shunt) — электрическое или магнитное ответвление, которое включают параллельно основного контура цепи. Параллельное подключение одного звена электрической цепи к другому с целью понижения общего электрического сопротивления называется процессом шунтирования. Это нашло широкое применение в схемотехнике.

Пример 1

Рассчитайте сопротивление шунта, который увеличит диапазон электромагнитного амперметра до 10 А, если известно, что амперметр имеет внутреннее сопротивление 5 Ом и измеряет ток до 1 А.

Измеряемый ток в 10 А, делится на два тока Iа = 1 А, и Iш, который равен:

Отсюда измеряемый ток должен разделиться в соотношении:

Так как по закону Ома сопротивление обратно пропорционально току, то

Подключение амперметра через шунт

Если прибор включается в измерительную цепь напрямую, без трансформатора тока, его называют амперметром прямого включения.

Без шунта можно использовать приборы, рассчитанные на небольшую силу тока, порядка миллиампер. За счет шунтирования измерительной обмотки сопротивлением, большим, чем ее собственное, мы можем изменить предел измерения. Схема включения сложностью не отличается: через шунт проходит измеряемый ток, а параллельно ему подключается амперметр.

В дело здесь вступает первый закон Кирхгофа. Измеряемый ток делится на два: один протекает через рамку, второй – через шунт.

Соотноситься между собой они будут так:

Как сделать шунт для амперметра, какие материалы при этом используются

Фабрично изготовленные шунты рассчитываются под готовые приборы, их параметры учитываются еще при вытягивании проволоки.

При создании учитывается даже расстояние от центра проволоки до мест подключения контактов. Несмотря на массивность конструкции, шунт достаточно точный и чувствительный прибор. На погрешность влияет даже разнесение контактов для прибора и контактов для измеряемой цепи.

Это низкоомные приборы. Сопротивление измеряется единицами Ом. Поэтому на рабочую величину влияет даже сечение проводника. При точной подгонке свойств шунта, можно делать на шине пропилы, для изменения удельного сопротивления.

Еще один вариант юстировки фабричного шунта – подбор дополнительных сопротивлений. Такой способ часто практикуют доморощенные «Кулибины».

Шунт для амперметра своими руками можно изготовить из любого материала, обладающего низким сопротивлением и хорошей теплопроводностью. Если измеряемые токи не более 10 ампер – воспользуйтесь обычной стальной скрепкой большого размера.

Сталь противостоит влиянию высоких температур, и неплохо паяется (при необходимости стационарного монтажа). Если у вас есть медь – тоже хороший выбор. Только не переусердствуйте при калибровке. Случайно отпиленный для изменения сечения кусок нет смысла паять обратно.

Внимание! Если вы делаете проволочный шунт, не следует мотать из нее спираль.

Индуктивность при протекании больших токов может исказить результат. Лучше применить иной материал, или уложить шунт волнами.

↑Патент США № 496 501 от 2 мая 1893 года.
↑ Большие клеммы, к которым подключены красные проводники — это силовая цепь. Маленькие клеммы служат для подключения амперметра.

Измерительные шунты и добавочные резисторы
Автоматический расчёт шунта амперметра

Это заготовка статьи об электронике. Вы можете помочь проекту, дополнив её.

Что такое wiki.moda Вики является главным информационным ресурсом в интернете. Она открыта для любого пользователя. Вики это библиотека, которая является общественной и многоязычной.

Основа этой страницы находится в Википедии. Текст доступен по лицензии CC BY-SA 3.0 Unported License.

↑Патент США № 496 501 от 2 мая 1893 года.
↑ Большие клеммы, к которым подключены красные проводники — это силовая цепь. Маленькие клеммы служат для подключения амперметра.

Измерительные шунты и добавочные резисторы
Автоматический расчёт шунта амперметра

Это заготовка статьи об электронике. Вы можете помочь проекту, дополнив её.

Что такое Wiki.cologne Вики является главным информационным ресурсом в интернете. Она открыта для любого пользователя. Вики это библиотека, которая является общественной и многоязычной.

Основа этой страницы находится в Википедии. Текст доступен по лицензии CC BY-SA 3.0 Unported License.

↑Патент США № 496 501 от 2 мая 1893 года.
↑ Большие клеммы, к которым подключены красные проводники — это силовая цепь. Маленькие клеммы служат для подключения амперметра.

Измерительные шунты и добавочные резисторы
Автоматический расчёт шунта амперметра

Это заготовка статьи об электронике. Вы можете помочь проекту, дополнив её.

Что такое wiki2.info Вики является главным информационным ресурсом в интернете. Она открыта для любого пользователя. Вики это библиотека, которая является общественной и многоязычной.

Основа этой страницы находится в Википедии. Текст доступен по лицензии CC BY-SA 3.0 Unported License.

Wikipedia® — зарегистрированный товарный знак организации Wikimedia Foundation, Inc. wiki2.info является независимой компанией и не аффилирована с Фондом Викимедиа (Wikimedia Foundation).

Термин шунт используется в фильтрах и подобных схемах с лестничной топологией для обозначения компонентов, подключенных между линией и общим. Этот термин используется в этом контексте для различения компонентов шунта, подключенных между сигнальной и обратной линиями, от компонентов, подключенных последовательно вдоль сигнальной линии. В более общем смысле термин шунт может использоваться для компонента, подключенного параллельно другому. Например, шунт м производной половины секции является общей секцией фильтра от изображения импеданса метода конструкции фильтра.

Если устройства уязвимы для обратной полярности сигнала или источника питания, для защиты цепи можно использовать диод . При последовательном подключении к цепи он просто предотвращает обратный ток, но при параллельном подключении он может шунтировать обратное питание, вызывая размыкание предохранителя или другой цепи ограничения тока.

Все полупроводниковые диоды имеют пороговое напряжение — обычно от ½ Вольта до 1 В — которое должно быть превышено, прежде чем через диод пройдет значительный ток в нормально допустимом направлении. Можно использовать два встречно-параллельных шунтирующих диода (по одному для проведения тока в каждом направлении), чтобы ограничить проходящий через них сигнал до не более чем их пороговое напряжение, чтобы защитить последующие компоненты от перегрузки.

Использование при измерении тока

Амперметр шунт позволяет измерение текущих значений слишком велико , чтобы быть непосредственно измерено с помощью конкретного амперметра. В этом случае отдельный шунт, резистор с очень низким, но точно известным сопротивлением , помещается параллельно вольтметру , так что практически весь измеряемый ток будет проходить через шунт (при условии, что внутреннее сопротивление вольтметра настолько малая часть тока, что она незначительна). Сопротивление выбирается таким образом, чтобы результирующее падение напряжения было измеримым, но достаточно низким, чтобы не нарушить цепь . Напряжение на шунте пропорционально току, протекающему через него, поэтому измеренное напряжение можно масштабировать для непосредственного отображения текущего значения.

Шунты рассчитываются по максимальному току и падению напряжения при этом токе. Например, шунт на 500 А, 75 мВ будет иметь сопротивление 150 мкОм , максимально допустимый ток 500 ампер, и при этом токе падение напряжения будет 75 милливольт . По соглашению, большинство шунтов рассчитаны на падение напряжения 50 мВ, 75 мВ или 100 мВ при работе на полном номинальном токе, а большинство амперметров состоят из шунта и вольтметра с отклонениями на полную шкалу 50, 75 или 100 мВ. Все шунты имеют понижающий коэффициент для непрерывного (более 2 минут) использования, 66% является наиболее распространенным, поэтому приведенный в качестве примера шунт не должен работать при напряжении более 330 А (и падении напряжения 50 мВ) дольше этого.

Это ограничение связано с тепловыми пределами, при которых шунт больше не будет работать правильно. Для манганина , обычного материала шунта, при 80 ° C начинает возникать тепловой дрейф, при 120 ° C тепловой дрейф является значительной проблемой, когда погрешность, в зависимости от конструкции шунта, может составлять несколько процентов, а при 140 ° C — манганин. сплав становится необратимо поврежденным из-за отжига, что приводит к изменению значения сопротивления вверх или вниз.

Если измеряемый ток также имеет высокий потенциал напряжения, это напряжение также будет присутствовать на соединительных выводах и в самом считывающем устройстве. Иногда шунт вставляется в обратную ногу ( заземленная сторона), чтобы избежать этой проблемы. Некоторые альтернативы шунтам могут обеспечить изоляцию от высокого напряжения, не подключая счетчик напрямую к цепи высокого напряжения. Примерами устройств, которые могут обеспечить такую изоляцию, являются датчики тока на эффекте Холла и трансформаторы тока (см. Токоизмерительные клещи ). Токовые шунты считаются более точными и дешевыми, чем устройства на эффекте Холла. Общие характеристики точности таких устройств составляют ± 0,1%, ± 0,25% или ± 0,5%.

Шунт с двойной манганиновой стенкой типа Томаса и шунт типа MI (улучшенная конструкция типа Томаса) использовались NIST и другими лабораториями стандартов в качестве юридического эталона ома, пока в 1990 году его не заменил квантовый эффект Холла . Шунты типа Томаса до сих пор используются в качестве вторичных эталонов для очень точных измерений тока, поскольку использование квантового эффекта Холла — это трудоемкий процесс. Точность этих типов шунтов измеряется по шкале дрейфа ppm и суб-ppm за год установленного сопротивления.

Если цепь заземлена с одной стороны, токовый измерительный шунт может быть вставлен либо в незаземленный провод, либо в заземленный провод. Шунт в незаземленном проводе должен быть изолирован на полное напряжение цепи относительно земли; измерительный прибор должен быть изначально изолирован от земли или должен включать резистивный делитель напряжения или изолирующий усилитель между относительно высоким синфазным напряжением и более низкими напряжениями внутри прибора. Шунт в заземленном проводе может не обнаруживать ток утечки, который идет в обход шунта, но он не будет испытывать высокого синфазного напряжения относительно земли. Нагрузка отключается от прямого пути к земле, что может создать проблемы для схемы управления, привести к нежелательным излучениям или и того, и другого. Устройства, которые будут использоваться для измерения тока, включают: INA240 , INA293 и INA180 . Несколько других устройства типа могут найдены здесь .

Вставка нижнего плеча может устранить синфазное напряжение, но не без недостатков.

Расчет измерительного шунта миллиамперметра