Измерительный шунт – как он работает и где применяется?

Измерительный шунт — один из важнейших элементов, используемых в электротехнике и силовой электронике для измерения тока. Благодаря своей простоте, надежности и высокой точности он применяется во многих цепях, где необходимо измерять большие значения тока безопасно и стабильно.

Понимание того, что такое шунт, как он работает и где используется, имеет ключевое значение для специалистов, занимающихся проектированием, обслуживанием или диагностикой электрических установок.

Шунт – определение и принцип работы

Шунт — это специальный измерительный резистор с очень малым сопротивлением (обычно доли ома), который подключается последовательно в цепь, по которой протекает измеряемый ток.

Принцип его работы основан на законе Ома — протекание тока вызывает падение напряжения на шунте, пропорциональное силе тока. На практике это напряжение очень мало, например, 75 мВ при номинальном токе. Именно поэтому распространены обозначения вроде шунт 50A 75mV или токовые шунты для больших диапазонов, вплоть до сотен или тысяч ампер.

Это небольшое падение напряжения можно измерить с помощью вольтметра или соответствующим образом откалиброванного амперметра. В результате прибор показывает значение тока, протекающего в цепи.

Шунт и измерение тока

Основное применение шунта — измерение силы тока. На практике это дает несколько важных преимуществ:

• возможность измерения больших токов — до десятков тысяч ампер,
• точные показания в цепях постоянного (dc) и переменного (ac) тока,
• простая конструкция и высокая точность измерения,
• безопасность благодаря изоляции измерительной части от больших значений тока.

Во многих случаях измерительный шунт используется совместно с амперметром, где измерение основано на напряжении, создаваемом шунтирующим резистором.

Шунт и амперметр – как это работает?

Амперметр сам по себе не способен измерять большие токи, так как имеет ограниченный диапазон. Для правильного подключения амперметра в цепь используется шунт.

Шунт обеспечивает протекание только небольшой части тока через измерительный прибор, а основной поток идет через шунтирующий резистор. Благодаря этому даже большие значения тока, например 50A 75mV, могут фиксироваться как классическими аналоговыми, так и современными цифровыми приборами.

На практике говорят, что шунт «расширяет диапазон измерений амперметра».

Шунт и вольтметр

Хотя чаще всего он используется с амперметром, шунт может работать и с вольтметром. Так как напряжение на шунте пропорционально протекающему току, достаточно откалибровать вольтметр так, чтобы его показания соответствовали силе тока в цепи. Это позволяет легко создать надежную измерительную систему.

Типичные параметры шунта

Шунт характеризуется в первую очередь двумя параметрами:

1. Диапазон тока — максимальный ток, который может протекать через него без риска повреждения или перегрева. Это могут быть как небольшие значения (несколько ампер), так и очень большие (до тысяч ампер).

2. Падение напряжения — обычно составляет 75 мВ при максимальном токе, хотя существуют и другие варианты.

Пример: шунт 50A 75mV означает, что при протекании 50 ампер через шунтирующий резистор падение напряжения составит 75 милливольт.

Применение измерительного шунта

Измерение тока в электрических установках

Шунт широко используется в цепях постоянного и переменного тока, где требуется измерение тока в сильно нагруженных проводниках. Его можно встретить, например, в распределительных системах, промышленных батареях и энергетических установках.

Электроника и автоматика

В электронных устройствах и системах автоматики шунт выполняет функцию измерительного элемента в контрольных и защитных схемах. Благодаря ему возможна, например, регистрация тока во времени, а также управление работой устройств на основе измеренных данных.

Промышленность и энергетика

На промышленных предприятиях токовые шунты используются для мониторинга больших токов в технологических процессах, например в сварочных аппаратах, при электролизе или в системах питания. Их высокая стойкость к условиям работы и точность делают их незаменимыми во многих отраслях.

Лаборатории и метрология

В измерительных лабораториях шунты применяются для калибровки измерительных приборов и проведения точных исследований. Здесь ключевое значение имеют точность измерения и стабильность параметров шунта.

Аналоговый и цифровой шунт

В классических схемах используются аналоговые шунты, работающие с традиционными стрелочными приборами. Современные решения все чаще применяют цифровые шунты, которые совмещают измерение тока с обработкой сигнала и могут напрямую подключаться к системам мониторинга.

Выбор и использование шунта

При выборе шунта следует учитывать:

• значение сопротивления шунта,
• максимальный рабочий ток,
• требуемое падение напряжения (чаще всего 75 мВ),
• условия работы (температура, среда, возможность короткого замыкания),
• точность измерения, необходимую для конкретного применения.

Правильное подключение шунта и подбор проводов имеют огромное значение для получения точных показаний.

Преимущества применения шунтов

• возможность измерять большие токи без риска повреждения измерительного прибора,
• высокая точность измерения,
• простая конструкция и безопасная и надежная работа,
• широкий диапазон моделей — от нескольких ампер до тысяч ампер,
• совместимость как с аналоговыми, так и с цифровыми приборами.

Заключение

Измерительный шунт — это элемент с простой конструкцией, но огромным значением для измерений тока. Благодаря использованию шунтирующего резистора с малым сопротивлением возможно точное и безопасное измерение больших токов в цепях переменного и постоянного тока.

Применяемый в амперметрах, вольтметрах и современных цифровых системах, шунт остается незаменимым там, где важны точность и надежность. От метрологических лабораторий и промышленности до энергетики — его роль трудно переоценить.

Приглашаем ознакомиться с нашим предложением и воспользоваться опытом наших специалистов. Вместе мы подберем решения, максимально соответствующие вашим потребностям.