Șunt de măsurare – cum funcționează și unde se utilizează?

Rezistență de măsurare (shunt) este unul dintre cele mai importante elemente utilizate în electrotehnică și electronica de putere pentru măsurarea curentului. Datorită simplității, fiabilității și preciziei ridicate, este folosit în multe circuite unde este necesar să măsurați curenți mari în mod sigur și repetabil.

Înțelegerea a ceea ce este un shunt, cum funcționează și unde se aplică este esențială pentru cei care se ocupă de proiectarea, întreținerea sau diagnosticarea instalațiilor electrice.

Shunt – definiție și principiu de funcționare

Shuntul este un rezistor de măsurare special cu rezistență foarte mică (de obicei fracțiuni de ohm), care se conectează în serie în circuitul prin care trece curentul măsurat.

Principiul său de funcționare se bazează pe legea lui Ohm – trecerea curentului cauzează căderea de tensiune pe shunt, proporțională cu intensitatea curentului. Practic, această tensiune este foarte mică, de exemplu 75 mV la curentul maxim. De aceea sunt frecvente denumiri precum shunt de măsurare 50A 75mV sau shunturi de curent cu intervale mai mari, de ordinul sutelor sau miilor de amperi.

Această mică cădere de tensiune poate fi apoi măsurată cu un voltmetru sau un ampermetru corespunzător calibrat. În consecință, aparatul indică valoarea curentului care trece prin circuit.

Shuntul și măsurarea curentului

Aplicarea principală a shuntului este măsurarea intensității curentului. Practic, se remarcă câteva avantaje importante:

• posibilitatea de a măsura curenți mari, chiar de zeci de mii de amperi,
• citiri precise în circuite DC (curent continuu) și AC (curent alternativ),
• simplitatea construcției și precizia ridicată a măsurării,
• siguranța utilizării datorită izolării părții de măsurare de curenții mari.

În multe cazuri, shuntul de măsurare este utilizat împreună cu un ampermetru, unde citirea valorilor se realizează pe baza tensiunii generate de rezistorul shunt.

Shuntul și ampermetrul – cum funcționează?

Ampermetrul nu poate măsura curenți mari singur, deoarece are un interval limitat. Pentru a conecta corect ampermetrul la circuit, se folosește shuntul.

Shuntul face ca prin aparatul de măsurare să treacă doar o parte mică a curentului, iar curentul principal trece prin rezistorul shunt. Astfel, chiar și curenți mari, de exemplu 50A 75mV, pot fi înregistrați de aparate analogice clasice sau moderne digitale.

În practică se spune că shuntul „extinde intervalul de măsurare al ampermetrului”.

Shuntul și voltmetrul

Deși este cel mai des asociat cu ampermetrul, shuntul poate funcționa și cu voltmetrul. Deoarece tensiunea pe shunt este proporțională cu curentul, este suficient să scalați voltmetrul astfel încât indicațiile să corespundă intensității curentului din circuit. Astfel se poate crea ușor un sistem de măsurare fiabil.

Parametrii tipici ai shuntului

Shuntul este descris în principal prin doi parametri:

1. Intervalul de curent – curentul maxim care poate trece prin el fără risc de deteriorare sau supraîncălzire. Pot fi valori mici (câteva amperi) sau foarte mari (ordine de mii de amperi).

2. Căderea de tensiune – în mod standard este 75 mV la curentul maxim, deși există și alte valori.

Un exemplu este shuntul de măsurare 50A 75mV, ceea ce înseamnă că la un curent de 50 amperi prin rezistorul shunt apare o cădere de tensiune de 75 milivolți.

Aplicații ale shuntului de măsurare

Măsurarea curentului în instalațiile electrice

Shuntul este folosit pe scară largă în circuite de curent continuu și curent alternativ, unde este necesară măsurarea curentului în cabluri cu sarcină mare. Se întâlnește, de exemplu, în sisteme de distribuție, baterii industriale și instalații energetice.

Electronică și automatizare

În echipamente electronice și sisteme de automatizare, shuntul funcționează ca element de măsurare în circuite de control și protecție. Datorită lui, este posibil, de exemplu, să se înregistreze curentul în timp și să se controleze funcționarea dispozitivelor pe baza datelor măsurate.

Industrie și energie

În întreprinderile industriale, shunturile de curent sunt folosite pentru monitorizarea curenților mari în procese tehnologice, de exemplu în sudură, electroliză sau alimentare. Rezistența lor ridicată la condițiile de lucru și precizia le fac indispensabile în multe domenii.

Laboratoare și metrologie

În laboratoarele de măsurare, shunturile sunt folosite pentru calibrarea instrumentelor de măsură și efectuarea cercetărilor precise. Precizia măsurării și stabilitatea parametrilor shuntului sunt esențiale aici.

Shunt analogic și digital

În circuitele clasice se folosesc shunturi analogice care funcționează cu aparate cu ac indicator. Soluțiile moderne utilizează tot mai des shunturi digitale care integrează măsurarea curentului cu procesarea semnalului și se pot conecta direct la sistemele de monitorizare.

Alegerea și utilizarea shuntului

La alegerea unui shunt, trebuie să țineți cont de:

• valoarea rezistenței shuntului,
• curentul maxim de operare,
• căderea de tensiune necesară (de obicei 75 mV),
• condițiile de lucru (temperatură, mediu, posibilitate de scurtcircuit),
• precizia măsurării necesară pentru aplicația respectivă.

Conectarea corectă a shuntului și alegerea cablurilor sunt esențiale pentru obținerea citirilor precise.

Avantajele utilizării shunturilor

• posibilitatea de a măsura curenți mari fără risc de deteriorare a instrumentului de măsură,
• precizie ridicată a măsurării,
• construcție simplă și funcționare sigură și fiabilă,
• gama largă de modele disponibile – de la câțiva amperi până la mii de amperi,
• compatibilitate atât cu aparate analogice, cât și digitale.

Concluzie

Shuntul de măsurare este un element cu construcție simplă, dar cu o importanță majoră pentru măsurarea curentului. Folosind un rezistor shunt cu rezistență mică, este posibil să se măsoare precis și în siguranță curenți mari în circuite AC și DC.

Folosind în ampermetre, voltmetre sau sisteme moderne digitale, shuntul rămâne indispensabil oriunde contează precizia și fiabilitatea. De la laboratoare metrologice, prin industrie, până la energie – rolul său este greu de supraestimat.

Vă invităm să descoperiți oferta noastră și să beneficiați de cunoștințele specialiștilor noștri. Împreună vom găsi soluțiile cele mai potrivite nevoilor dumneavoastră.