Вимірювальний шунт – як він працює і де використовується?

Шунт вимірювальний – один з найважливіших елементів, що використовуються в електротехніці та енергоелектроніці для вимірювання струму. Завдяки своїй простоті, надійності та високій точності він застосовується в багатьох колах, де необхідно вимірювати великі значення струму безпечно та відтворювано.

Розуміння того, що таке шунт, як він працює та де знаходить застосування, є ключовим для людей, що займаються проєктуванням, обслуговуванням чи діагностикою електричних установок.

Шунт – визначення та принцип роботи

Шунт – це спеціальний вимірювальний резистор з дуже малою опірністю (зазвичай частки ома), який підключається послідовно в коло, де протікає вимірюваний струм.

Принцип його роботи базується на законі Ома – протікання струму викликає падіння напруги на шунті, пропорційне до значення сили струму. На практиці ця напруга дуже мала, наприклад 75 мВ при повному діапазоні струму. Саме тому поширені такі позначення, як шунт вимірювальний 50A 75mV чи струмові шунти з більшими діапазонами – від сотень до тисяч ампер.

Це невелике падіння напруги можна потім виміряти за допомогою вольтметра або відповідно відкаліброваного амперметра. У результаті прилад показує значення струму, що протікає в колі.

Шунт і вимірювання струму

Основним застосуванням шунта є вимірювання сили струму. На практиці виділяють кілька важливих переваг:

• можливість вимірювати великі струми, що сягають навіть десятків тисяч ампер,
• точні показання у колах dc (постійний струм) і ac (змінний струм),
• простота конструкції та висока точність вимірювання,
• безпечність використання завдяки ізоляції вимірювальної частини від великих значень струму.

У багатьох випадках шунт вимірювальний використовується в комплекті з амперметром, де зчитування значень відбувається на основі напруги, що генерується резистором шунта.

Шунт і амперметр – як це працює?

Амперметр – це прилад, який сам по собі не здатен вимірювати великі струми, оскільки має обмежений діапазон. Щоб правильно підключити амперметр до кола, використовується саме шунт.

Шунт забезпечує те, що через вимірювальний прилад протікає лише невелика частина струму, а основний струм проходить через резистор шунта. Завдяки цьому навіть великі значення струму, наприклад 50A 75mV, можуть бути зареєстровані класичними аналоговими або сучасними цифровими приладами.

На практиці кажуть, що шунт „розширює діапазон вимірювання амперметра”.

Шунт і вольтметр

Хоча найчастіше його пов’язують з амперметром, шунт може працювати і з вольтметром. Оскільки напруга на шунті пропорційна до струму, що протікає, достатньо відкалібрувати вольтметр так, щоб його показання відповідали силі струму в колі. Завдяки цьому можна просто створити надійну вимірювальну систему.

Типові параметри шунта

Шунт описується передусім двома параметрами:

1. Діапазон струму – максимальний струм, який може через нього протікати без ризику пошкодження чи перегріву. Це можуть бути як невеликі значення (кілька ампер), так і дуже великі (тисячі ампер).

2. Падіння напруги – стандартно становить 75 мВ при максимальному струмі, хоча доступні також інші значення.

Прикладом є шунт вимірювальний 50A 75mV, що означає: при протіканні 50 ампер через резистор шунта виникає падіння напруги 75 мілівольт.

Застосування вимірювального шунта

Вимірювання струму в електричних установках

Шунт широко використовується в колах постійного і змінного струму, де потрібно вимірювати струм у проводах із великим навантаженням. Його можна зустріти, зокрема, в розподільчих системах, промислових батареях та енергетичних установках.

Електроніка та автоматика

В електронних пристроях і системах автоматики шунт виконує функцію вимірювального елемента в контрольних і захисних схемах. Завдяки йому можливе, наприклад, реєстрування струму в часі, а також керування роботою пристроїв на основі вимірюваних даних.

Промисловість і енергетика

У промислових підприємствах струмові шунти застосовуються для моніторингу великих струмів у технологічних процесах, наприклад, у зварювальних апаратах, електролізі чи системах живлення. Їх висока стійкість до умов роботи та точність роблять їх незамінними в багатьох галузях.

Лабораторії та метрологія

У вимірювальних лабораторіях шунти використовуються для калібрування вимірювальних приладів та проведення точних досліджень. Точність вимірювань і стабільність параметрів шунта тут мають ключове значення.

Шунт аналоговий і цифровий

У класичних схемах застосовуються аналогові шунти, що працюють із традиційними стрілковими вимірювачами. Сучасні рішення все частіше використовують цифрові шунти, які поєднують вимірювання струму з обробкою сигналу та можуть підключатися безпосередньо до систем моніторингу.

Вибір і застосування шунта

Обираючи шунт, варто звертати увагу на:

• значення опору шунта,
• максимальний робочий струм,
• необхідне падіння напруги (найчастіше 75 мВ),
• умови роботи (температура, середовище, можливість короткого замикання),
• точність вимірювання, необхідну для даного застосування.

Правильне підключення шунта та вибір проводів має велике значення для отримання точних показань.

Переваги використання шунтів

• можливість вимірювати великі струми без ризику пошкодження вимірювального приладу,
• висока точність вимірювання,
• простота конструкції та безпечна й надійна робота,
• широкий асортимент доступних моделей – від кількох ампер до тисяч ампер,
• сумісність як з аналоговими, так і з цифровими вимірювачами.

Підсумок

Шунт вимірювальний – це елемент із простою будовою, але величезним значенням для вимірювань струму. Завдяки використанню резистора шунта з малою опірністю можна точно й безпечно вимірювати великі значення струму у колах ac і dc.

Використовуваний у амперметрах, вольтметрах чи сучасних цифрових системах, шунт залишається незамінним там, де важливі точність і надійність. Від метрологічних лабораторій, через промисловість, аж до енергетики – його роль важко переоцінити.

Запрошуємо ознайомитися з нашою пропозицією та скористатися знаннями наших спеціалістів. Разом ми знайдемо рішення, найкраще пристосовані до Ваших потреб.