Измервателен шунт – как работи и къде се използва?

Измервателен шънт е един от най-важните елементи, използвани в електротехниката и силовата електроника за измерване на ток. Благодарение на своята простота, надеждност и висока точност, той се използва в много вериги, където е необходимо безопасно и точно измерване на големи токове.

Разбирането на това какво е шънт, как работи и къде се използва, е ключово за тези, които се занимават с проектиране, поддръжка или диагностика на електрически инсталации.

Шънт – дефиниция и принцип на работа

Шънтът е специален измервателен резистор с много ниска съпротивление (обикновено части от ома), който се свързва последователно в веригата, през която тече измерваният ток.

Принципът на работа се основава на Законът на Ом – протичането на ток причинява напрежение върху шънта, пропорционално на силата на тока. На практика това напрежение е много малко, например 75 mV при максимален ток. Поради това са чести обозначения като измервателен шънт 50A 75mV или токови шънтове с по-големи диапазони, от порядъка на стотици или хиляди ампери.

Това малко напрежение може да бъде измерено с волтметър или подходящо калибриран амперметър. В резултат на това уредът показва стойността на тока, преминаващ през веригата.

Шънтът и измерването на ток

Основното приложение на шънта е измерване на ток. На практика има няколко важни предимства:

• възможност за измерване на големи токове, дори десетки хиляди ампери,
• прецизни показания в DC (постоянен ток) и AC (променлив ток) вериги,
• простота на конструкцията и висока точност на измерване,
• безопасност при използване благодарение на изолацията на измервателната част от големите токове.

В много случаи измервателният шънт се използва заедно с амперметър, където стойностите се четат на базата на напрежението, генерирано от резистора на шънта.

Шънтът и амперметърът – как работи?

Амперметърът сам по себе си не може да измерва големи токове, тъй като има ограничен обхват. За правилното му свързване в схемата се използва шънт.

Шънтът позволява през измервателния уред да преминава само малка част от тока, докато основният ток протича през резистора на шънта. По този начин дори големи токове, например 50A 75mV, могат да бъдат регистрирани от класически аналогови или съвременни цифрови уреди.

На практика се казва, че шънтът „разширява измервателния диапазон на амперметъра“.

Шънтът и волтметърът

Въпреки че най-често се асоциира с амперметър, шънтът може да работи и с волтметър. Тъй като напрежението на шънта е пропорционално на тока, достатъчно е да се калибрира волтметърът така, че показанията му да съответстват на тока в схемата. Така лесно се създава надеждна измервателна система.

Типични параметри на шънта

Шънтът се описва основно чрез два параметъра:

1. Обхват на тока – максималният ток, който може да преминава през него без риск от повреда или прегряване. Това могат да бъдат както малки стойности (няколко ампера), така и много големи (хиляди ампери).

2. Напрежение на падане – стандартно 75 mV при максимален ток, въпреки че има и други стойности.

Пример: измервателен шънт 50A 75mV означава, че при протичане на 50 ампера през резистора на шънта се получава 75 миливолта падане на напрежението.

Приложения на измервателния шънт

Измерване на ток в електрически инсталации

Шънтът е широко използван в вериги с постоянен и променлив ток, където е необходимо измерване на ток в проводници с високо натоварване. Среща се в разпределителни системи, индустриални батерии и енергийни инсталации.

Електроника и автоматизация

В електронни устройства и системи за автоматизация шънтът служи като измервателен елемент в контролни и защитни схеми. Благодарение на него е възможно например регистриране на тока във времето и управление на устройствата въз основа на измервателните данни.

Индустрия и енергетика

В промишлените предприятия токовите шънтове се използват за наблюдение на големи токове в технологични процеси, като заваряване, електролиза или захранващи системи. Високата им устойчивост на работни условия и точност ги прави незаменими в много отрасли.

Лаборатории и метрология

В измервателните лаборатории шънтовете се използват за калибриране на измервателни уреди и провеждане на точни изследвания. Точността на измерване и стабилността на параметрите на шънта са ключови тук.

Аналогов и цифров шънт

В класическите схеми се използват аналогови шънтове, които работят с показателни уреди. Съвременните решения все по-често използват цифрови шънтове, които интегрират измерването на ток с обработка на сигнала и могат да се свързват директно към системите за мониторинг.

Избор и използване на шънт

При избора на шънт трябва да се обърне внимание на:

• стойността на съпротивлението на шънта,
• максималният работен ток,
• необходимото падане на напрежение (най-често 75 mV),
• условията на работа (температура, среда, възможност за късо съединение),
• точността на измерване изисквана за конкретното приложение.

Правилното свързване на шънта и изборът на кабели са от голямо значение за получаване на точни показания.

Предимства на използването на шънтове

• възможност за измерване на големи токове без риск от повреда на измервателния уред,
• висока точност на измерване,
• проста конструкция и безопасна и надеждна работа,
• широк диапазон на налични модели – от няколко ампера до хиляди ампери,
• съвместимост както с аналогови, така и с цифрови уреди.

Заключение

Измервателният шънт е елемент с проста конструкция, но огромно значение за измерване на ток. Използвайки резистор с ниска съпротивление, е възможно да се измерват точно и безопасно големи токове в AC и DC вериги.

Използван в амперметри, волтметри или модерни цифрови системи, шънтът остава незаменим навсякъде, където точността и надеждността имат значение. От метрологични лаборатории, през индустрията до енергетиката – ролята му е трудно да се надцени.

Каним ви да разгледате нашето предложение и да се възползвате от знанията на нашите специалисти. Заедно ще намерим решенията, най-подходящи за вашите нужди.