Шунт в электрической цепи

Содержание

Шунт в электрической цепи

Рамка магнитоэлектрического прибора имеет катушку, выполненную из тонкого провода, рассчитанного на очень маленький ток. Поэтому магнитоэлектрические амперметры могут измерять ток величиной несколько десятков миллиампер.
Как же быть, если нужно измерить значительно больший ток, например, несколько десятков ампер? Может быть, перемотать обмотку прибора более толстым проводом? Нет, такое решение будет неудачным. Рамка прибора станет очень тяжелой, возрастут трение в опорах и погрешность прибора. Кроме того, придется поставить спиральные пружинки из более толстой проволоки. Они будут иметь большую жесткость, и силы электромагнитного взаимодействия не смогут повернуть стрелку прибора.

[img]http://info.sernam.ru/archive/arch.php?path=../htm/book_mel/files.book&file=mel_125.files/image1.gif[/img]

Рис. 15.3. Схема включения шунта для расширения пределов измерения амперметра
Пойдем по другому пути. Как в реке делают отводной канал, так и в электрической цепи можно отвести часть тока в боковую связь, в которую и включить амперметр магнитоэлектрической системы.
Для этого применяют шунт — резистор с очень малым сопротивлением, который включают параллельно прибору (рис. 15.3).
Распределение токов в рамке амперметра и в шунте обратно пропорционально их сопротивлениям:

[img]http://info.sernam.ru/archive/arch.php?path=../htm/book_mel/files.book&file=mel_125.files/image2.gif[/img]

Измеряемый ток равен сумме токов:

[img]http://info.sernam.ru/archive/arch.php?path=../htm/book_mel/files.book&file=mel_125.files/image3.gif[/img]

Выразим ток в шунте из первой формулы и подставим это значение во вторую.

[img]http://info.sernam.ru/archive/arch.php?path=../htm/book_mel/files.book&file=mel_125.files/image4.gif[/img]

Коэффициент К называют коэффициентом шунтирования. Он показывает, во сколько раз нужно увеличить показания амперметра с шунтом, чтобы получить измеряемый ток. Коэффициент шунтирования равен

[img]http://info.sernam.ru/archive/arch.php?path=../htm/book_mel/files.book&file=mel_125.files/image5.gif[/img]

Если известны коэффициент шунтирования и сопротивление амперметра, легко найти сопротивление шунта:

[img]http://info.sernam.ru/archive/arch.php?path=../htm/book_mel/files.book&file=mel_125.files/image6.gif[/img]

Пример 1. Определить сопротивление шунта, который необходим, чтобы амперметром на 1 А с сопротивлением 0,075 Ом измерить ток величиной 25 А.
Прежде всего определим коэффициент шунтирования:

[img]http://info.sernam.ru/archive/arch.php?path=../htm/book_mel/files.book&file=mel_125.files/image7.gif[/img]

Теперь можно найти сопротивление шунта:

Заметим, что это сопротивление должно быть выдержано очень точно, иначе при измерении возникает большая ошибка.
Мы видим, что шунт представляет собой резистор с очень маленьким сопротивлением. Поэтому шунт делают в виде короткой пластинки довольно большого сечения (рис. 15.4).

Рис. 15.4. Конструкция шунта. Манганиновая пластинка довольно большого сечения имеет четыре зажима. Силовые зажимы служат для подключения измеряемого тока, к потенциальным зажимам подключают измерительный прибор. Такая конструкция уменьшает влияние переходного сопротивления контактов на точность измерения
Из какого материала изготовить шунт? Очевидно, что медь не подходит. Медный шунт будет изменять сопротивление при нагревании, и появится большая ошибка. Нужен материал, который имеет постоянное сопротивление при любой температуре. Таким материалом является манганин (сплав меди, марганца и никеля). Его температурный коэффициент в 100 раз меньше, чем меди.
На рис. 15.4 Вы видите, что шунт имеет не два зажима, а четыре. Два больших зажима служат для подключения шунта в цепь измеряемого тока. К двум маленьким зажимам подключают магнитоэлектрический прибор.
Это сделано для того, чтобы исключить влияние переходного сопротивления контактов.
Приборостроительные заводы выпускают стандартные шунты на различные токи. При этом желательно, чтобы шунт подходил к каждому амперметру.
Для этого шунт и амперметр должны иметь одинаковое падение напряжения при номинальном токе:

[img]http://info.sernam.ru/archive/arch.php?path=../htm/book_mel/files.book&file=mel_125.files/image10.gif[/img]

Пусть, например, при полном отклонении стрелки амперметра на 1 А падение напряжения на его сопротивлении составляет 75 мВ (это наиболее распространенное значение). Все шунты, у которых падение напряжения также равно 75 мВ, могут работать с этим прибором и с любыми другими приборами на 75 мВ. Это могут быть шунты на 10, 15, 25, 100 А.
На шунте указываются только падение напряжения и номинальный ток. Сопротивление шунта в наших рассуждениях не участвует. Конечно, задать напряжение и ток — то же самое, что задать сопротивление, однако на практике это гораздо удобнее.
Мы видели, что использование закона Ома помогает подобрать шунт к амперметру. Этот замечательный закон позволяет также при помощи амперметра измерять напряжение в цепи. Действительно, если измерить ток в цепи, сопротивление которой известно, то по закону Ома

[img]http://info.sernam.ru/archive/arch.php?path=../htm/book_mel/files.book&file=mel_125.files/image11.gif[/img]

Конечно, нет необходимости каждый раз производить умножение. Достаточно сделать это один раз и на шкале прибора проставить не амперы, а вольты.

Рис. 35.5. Добавочное сопротивление в цепи амперметра превращает его в вольтметр
Практически для того чтобы амперметр превратить в вольтметр, последовательно с рамкой магнитоэлектрического прибора подключают резистор с большим сопротивлением (рис. 15,5).
Это добавочное сопротивление нужно прибавить к сопротивлению рамки прибора, чтобы получить полное сопротивление цепи:

[img]http://info.sernam.ru/archive/arch.php?path=../htm/book_mel/files.book&file=mel_125.files/image13.gif[/img]

Пример 2. Определить величину добавочного сопротивления в цепи магнитоэлектрического прибора, — сопротивление которого 100 Ом, а номинальный ток 5 мА, если необходимо измерить напряжение 150 В.
Определим полное сопротивление цепи вольтметра:

Из этого значения нужно вычесть сопротивление прибора:

Для добавочных резисторов используют манганиновую проволоку, поэтому величина добавочного сопротивления при нагреве не изменяется.
Иногда используют набор добавочных резисторов с переключателем. Тогда получают универсальный прибор на несколько пределов измерения.
Теперь мы можем поговорить еще об одной важной характеристике прибора о мощности, которая выделяется в самом приборе, шунте или добавочном резисторе. Электрики называют эту мощность собственным потреблением прибора.
Собственное потребление прибора должно быть по возможности малым. Иногда говорят по-другому: прибор, включенный в электрическую цепь, не должен изменять режим ее работы.
Собственное потребление магнитоэлектрических приборов очень мало, это — сотые и тысячные доли ватта. Поэтому в электротехнических установках это правило всегда выполняется. Но в электронных устройствах подключение электроизмерительного прибора может существенно изменить распределение токов и напряжений. Тогда используют электронные вольтметры, собственное потребление которых чрезвычайно мало.
В самом начале этой книги мы говорили о правилах подключения амперметра и вольтметра. Амперметр измеряет ток и включается в цепь последовательно. В нем выделяется мощность

[img]http://info.sernam.ru/archive/arch.php?path=../htm/book_mel/files.book&file=mel_125.files/image16.gif[/img]

Для уменьшения собственного потребления сопротивление амперметра должно быть как можно меньше. На первый взгляд кажется, что проще уменьшить ток, который к тому же входит в формулу в квадрате. Тут следует вспомнить, что ток — измеряемая величина и от амперметра зависеть не может.
Для собственного потребления вольтметра удобнее использовать другую формулу:

[img]http://info.sernam.ru/archive/arch.php?path=../htm/book_mel/files.book&file=mel_125.files/image17.gif[/img]

Мы видим, что для уменьшения АР следует увеличивать сопротивление вольтметра. Чем оно больше, тем лучше прибор. Очень часто указывают сопротивление прибора в расчете на один вольт. В примере 2 мы получили вольтметр с сопротивлением 200 Ом/В. Это прибор низкого качества. Его собственное потребление составляет

http://info.sernam.ru/book_mel.php?id=125

Шунт в электрической цепи

Шунт — устройство, которое позволяет электрическому току протекать в обход какого-либо участка схемы, обычно представляет собой низкоомный резистор, катушку или проводник.
Шунтирование — процесс параллельного подсоединения электрического элемента к другому элементу, обычно с целью уменьшения итогового сопротивления цепи.
Например, шунты применяются для изменения верхнего предела измерения у амперметров магнитно-электрической системы. При этом необходимое сопротивление шунта рассчитывают по формуле:

  • R2 — сопротивление шунта;
  • R1 — сопротивление амперметра;
  • I — максимальный ток, который будет соответствовать полному отклонению стрелки прибора;
  • I1 — номинальный максимальный ток, измеряемый амперметром без шунта.

Если необходимый предел измерения значительно превосходит номинальный ток амперметра, то этим током в знаменателе можно пренебречь, и тогда формула принимает вид:
.
Например, для измерения токов до 10 А амперметром, имеющим сопротивление 2000 Ом и максимальный ток 50 мкА, понадобится шунт сопротивлением
Ом.
Применение шунтов позволяет расширить пределы показаний амперметра (за счёт ухудшения разрешающей способности и чувствительности прибора).

  • Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое \»Шунт\» в других словарях:

шунт — шунт, а … Русский орфографический словарь
шунт — а; м. [англ. shunt] Электрическая цепь, включаемая параллельно основному участку электрической цепи измерительного прибора или устройства для ослабления тока в основной цепи. * * * шунт (англ. shunt ответвление), электрический проводник или… … Энциклопедический словарь
шунт — (англ. shunt) электрическая или магнитная цепь, включаемая параллельно основному участку электрической или магнитной цепи измерительного прибора или устройства для ослабления тока (магнитного потока) в основной цепи. Новый словарь иностранных… … Словарь иностранных слов русского языка
шунт — проводник, магнитопровод, ответвление Словарь русских синонимов. шунт сущ., кол во синонимов: 5 • анастомоз (5) • … Словарь синонимов
ШУНТ — (англ. shunt ответвление) электрический проводник или магнитопровод, присоединяемый параллельно участку электрической или магнитной цепи для ответвления части электрического тока (магнитного потока) в обход данного участка … Большой Энциклопедический словарь
шунт — шунт, а; мн. шунты, ов … Русское словесное ударение
шунт — м. Электрическая цепь, включаемая параллельно основному участку электрической цепи измерительного прибора или устройства для ослабления тока в основной цепи. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой
ШУНТ — сопротивление, включаемое параллельно измерительному прибору (напр. амперметру) для уменьшения величины проходящего по нему тока. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 … Морской словарь
ШУНТ — сопротивление, включаемое в цепь постоянного тока параллельно с другим прибором (напр. амперметром или толстой обмоткой ваттметра и счетчика) для уменьшения силы тока, проходящего через обмотку прибора. Технический железнодорожный словарь. М.:… … Технический железнодорожный словарь
шунт — іменник чоловічого роду … Орфографічний словник української мови
шунт — [IEV number 313 09 04] EN shunt resistor connected in parallel with the current circuit of a measuring instrument in order to extend its measuring range NOTE – A shunt is generally intended to provide a voltage proportional to the current… … Справочник технического переводчика

http://dvc.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/703256

Шунт в электрической цепи

В электронике и электротехнике часто можно услышать слово «шунт», «шунтирование», «прошунтировать». Слово «шунт» к нам пришло с буржуйского языка: shunt — в дословном переводе «ответвление», «перевод на запасной путь». Следовательно, шунт в электронике — это что-то такое, что «примыкает» к электрической цепи и «переводит» электрический ток по другому направлению. Ну вот, уже легче).
По сути дела шунт представляет из себя простой резист ор который имеет маленькое сопротивление, проще говоря, низкоомный резистор. И как бы это ни странно звучало: шунт является простейшим преобразователем силы тока в напряжение. Но как это возможно? Да оказывается все просто!
Итак, имеем простой шунт. Кстати, на схемах он обозначается как резистор. И это неудивительно, потому что это и есть низкоомный резистор.
Условимся считать, что ток у нас постоянный и течет из пункта А в пункт Б. На своем пути он встречает шунт и почти беспрепятственно течет через него, так как сопротивление шунта очень маленькое. Не забываем, что электрический ток характеризуется такими параметрами, как Сила тока и Напряжение. Через шунт электрический ток протекает с какой-то силой ( I ), в зависимости от нагрузки цепи.
Помните Закон Ома для участка электрической цепи? Вот, собственно и он:
Сопротивление шунта у нас всегда постоянно и не меняется, попросту говоря «константа». Падение напряжение на шунте мы можем узнать, замерив вольтметром как на рисунке:
Значит, исходя из формулы
и делаем простой до ужаса вывод: показания на вольтметре будут тем больше, чем бОльшая сила тока будет протекать через шунт.
Так что же это значит? А это значит, что мы спокойно можем рассчитать силу тока, протекаемую по проводочку АБ ;-). Все гениальное — просто! И самое замечательное знаете что? Нам даже не надо использовать амперметр ;-).
Вот такой принцип действия шунта. И чаще всего этот принцип используется как раз для того, чтобы расширить пределы измерения измерительных приборов.
Промышленные амперметры выглядят вот так:

На самом же деле, как бы это странно ни звучало — это вольтметры. Просто их шкала нарисована (проградуирована) уже с расчетом по закону Ома. Короче говоря, показывает напряжение, а счет идет в Амперах ;-).

На одном из них можно увидеть предел измерения даже до 100 Ампер. Как вы думаете, если поставить такой прибор в разрыв электрической цепи и пропустить силу тока, ну скажем, Ампер в 90, выдержит ли тоненький провод измерительной катушки внутри амперметра? Думаю, пойдет белый густой дым). Поэтому такие измерения проводят только через шунты.
А вот, собственно, и промышленные шунты:

Те, которые справа внизу могут пропускать через себя силу тока до килоАмпера и больше.
К каждому промышленному амперметру в комплекте идет свой шунт. Для начала использования амперметра достаточно собрать шунт с амперметром вот по такой схеме:
В некоторых амперметрах этот шунт встраивается прямо в корпус самого прибора.
Хватит нудной теории, приступаем к делу.
В гостях у нас самый что ни на есть обыкновенный промышленный шунт для амперметра:

Взади можно прочитать его маркировку:

Как же прочитать характеристику такой маркировки? Здесь все просто! Это означает, что если протекаемая сила тока через шунт будет 20 Ампер, то падение напряжения на шунте будет 75 милливольт.
0,5 — это класс точности. То есть сколько мы замерили — это значение будет с погрешностью 0.5% от измеряемой величины. То есть допустим, мы замеряли падение напряжения 50 милливольт. Погрешность измерения составит 50 плюс-минус 0,25. Такой точности вполне хватит для промышленных и радиоэлектронных нужд ;-).
Итак, у нас имеется простая автомобильная лампочка накаливания на 12 Вольт:

Выставляем на Блоке питания напряжение в 12 Вольт, и цепляем нашу лампочку. Лампочка зажигается и мы сразу же видим, какую силу тока она потребляет, благодаря встроенному амперметру в блоке питания. Кушает наша лампа 1,7 Ампер.

Предположим, у нас нету встроенного амперметра в блоке питания, но нам надо знать, какая все-таки сила тока проходит через лампочку. Для этого собираем простенькую схемку:

И замеряем падение напряжения на самом шунте. Получилось 6,3 милливольта.

Так как мы знаем, что при 20 Амперах напряжение на шунте будет 75 милливольт, то какая сила тока будет проходить через шунт, если падение напряжения на нем составит 6,3 милливольта? Вспоминаем училку по математике Марьиванну и решаем простенькую пропорцию за 5-ый класс 😉
Вспоминаем, что показывал наш блок питания?

Погрешность в 0,02 Ампера! Думаю, это можно списать на погрешность приборов).
Фишку поняли? Так как радиолюбители в основном используют малое напряжение и силу тока в своих электронных безделушках, то можно применить этот принцип в своих разработках. Для этого достаточно будет взять низкоомный резистор и использовать его как датчик силы тока). Как говорится » Голь на выдумку хитра» 😉
Почти такой же шунт, как у меня в статье, можно заказать на Али по этой ссылке:

http://www.ruselectronic.com/shunt-dlya-ampermetra/

Измерительные шунты и добавочные резисторы

Измерительные ш унты
Шунт является простейшим измерительным преобразователем тока в напряжение. Измерительный шунт представляет собой четырехзажимный резистор. Два входных зажима шунта , к которым подводится ток I , называются токовыми, а два выходных зажима, с которых снимается напряжение U, называются потенциальными.
К потенциальным зажимам шунта обычно присоединяют измерительный механизм измерительного прибора.

Измерительный ш унт характеризуется номинальным значением входного тока I ном и номинальным значением выходного напряжения U ном . Их отношение определяет номинальное сопротивление шунта :
R ш= U ном / I ном
Ш унты применяются для расширения пределов измерения измерительных механизмов по току, при этом большую часть измеряемого тока пропускают через шунт, а меньшую — через измерительный механизм. Шунты имеют небольшое сопротивление и применяются, главным образом, в цепях постоянного тока с магнитоэлектрическими измерительными механизмами.
Рис. 1. Схема соединения измерительного механизма с шунтом
На рис. 1 приведена схема включения магнитоэлектрического механизма измерительного прибора с шунтом R ш. Ток I и протекающий через измерительный механизм, связан с измеряемым током I зависимостью
I и = I (R ш / R ш + R и),
где R и — сопротивление измерительного механизма.
Если необходимо, чтобы ток I и был в n раз меньше тока I , то сопротивление шунта должно быть:
где n = I / I и — коэффициент шунтирования.
Шунты изготовляют из манганина. Если шунт рассчитан на небольшой ток (до 30 А), то его обычно встраивают в корпус прибора (внутренние шунты). Для измерения больших токов используют приборы с наружными шунтами В этом случае мощность, рассеиваемая в шунте, не нагревает прибор.
На рис. 2 показан наружный шунт на 2000 А Он имеет массивные наконечники из меди, которые служат для отвода тепла от манганиновых пластин, впаянных между ними. Зажимы шунта А и Б — токовые.

Рис 2 Наружный шунт
Измерительный механизм присоединяют к потенциальным зажимам В и Г, между которыми и заключено сопротивление шунта. При таком включении измерительного механизма устраняются погрешности от контактных сопротивлений.
Наружные шунты обычно выполняются калиброванными, т е. рассчитываются на определенные токи и падения напряжения. Калиброванные шунты должны иметь номинальное падение напряжения 10, 15, 30, 50, 60, 75, 100, 150 и 300 мВ.
Для переносных магнитоэлектрических приборов на токи до 30 А внутренние шунты изготовляют на несколько пределов измерения.
На рис. 3, а, б показаны схемы многопредельных шунтов. Многопредельный шунт состоит из нескольких резисторов, которые можно переключать в зависимости от предела измерения рычажным переключателем (рис. 3, а) или путем переноса провода с одного зажима на другой (рис. 3, б).
При работе шунтов с измерительными приборами на переменном токе возникает дополнительная погрешность от изменения частоты, так как сопротивления шунта и измерительного механизма поразному зависят от частоты.
Рис.3. Схемы многопредельных измерительных шунтов: a — шунта с рычажным переключателем, б — шунта с отдельными выводами
Шунты разделяются на классы точности 0,02; 0,05; 0,1; 0,2 и 0,5. Число, определяющее класс точности, обозначает допустимое отклонение сопротивления шунта в процентах его номинального значения.

Добавочные резисторы являются измерительными преобразователями напряжения в ток, а на значение тока непосредственно реагируют измерительные механизмы вольтметров.
Добавочные резисторы служат для расширения пределов измерения по напряжению вольтметров различных систем и других приборов, имеющих параллельные цепи, подключаемые к источнику напряжения. Сюда относятся, например, ваттметры, счетчики энергии, фазометры и т. д.

Добавочный резистор включают последовательно с измерительным механизмом (рис. 4). Ток I и в цепи, состоящий из измерительного механизма с сопротивлением Rи и добавочного резистора с сопротивлением Rд, составит:
где U — измеряемое напряжение.
Если вольтметр имеет предел измерения Uном и сопротивление измерительного механизма Rи и при помощи добавочного резистора Rд надо расширить предел измерения в n раз, то, учитывая постоянство тока I и, протекающего через измерительный механизм вольтметра, можно записать:
U ном / R и = n U ном / (Rи + Rд)
Рис 4. Схема соединения измерительного механизма с добавочным резистором
Добавочные резисторы изготовляются обычно из изолированной манганиновой проволоки, намотанной на пластины или каркасы из изоляционного материала. Они применяются в цепях постоянного и переменного тока.
Добавочные резисторы, предназначенные для работы на переменном токе, имеют бифилярную обмотку для получения безреактивного сопротивления.
При применении добавочных резисторов не только расширяются пределы измерения вольтметров, но и уменьшается их температурная погрешность.
В переносных приборах добавочные резисторы изготовляются секционными на несколько пределов измерения (рис. 5).

Рис. 5. Схема многопредельного вольтметра
Добавочные резисторы бывают внутренние и наружные. Последние выполняются в виде отдельных блоков и подразделяются на индивидуальные и калиброванные. Индивидуальный резистор применяется только с тем прибором, который с ним градуировался. Калиброванный резистор может применяться с любым прибором, номинальный ток которого равен номинальному току добавочного резистора.

Калиброванные добавочные резисторы делятся на классы точности 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 и 1,0. Они выполняются на номинальные токи от 0,5 до 30 мА.
Добавочные резисторы применяются для преобразования напряжений до 30 кВ.

http://electricalschool.info/spravochnik/izmeren/414-izmeritelnye-shunty-i-dobavochnye.html

Устройство амперметров, измерение токов, шунты

Устройство амперметров, измерение токов, шунты
Сила тока является важнейшей физической величиной в электротехнике. Она характеризует интенсивность протекания электрического процесса. Единица силы тока – ампер является основной единицей Международной системы (СИ) и воспроизводится на постоянном токе с помощью первичного эталона.
В связи с необходимостью измерения тока в широком диапазоне частот созданы специальные эталоны ампера на переменном токе, соответствующие поверочные схемы и образцовая аппаратура.
Измерения тока проводят в диапазоне от постоянного тока до частот 1. 2 ГГц. На более высоких частотах эта величина теряет свою однозначность.
Структурная схема электромеханического прибора приведена на рис. 1.
Рис. 1 Структурная схема электромеханического прибора
Различают следующие системы измерительных механизмов и приборов: магнитоэлектрическая, электродинамическая, электростатическая, электромагнитная, индукционная.
Магнитoэлeктpичecкий измepитeльный механизм cодepжит мaгнитoпpoвoд c пocтoянным мaгнитoм и кoнтyp c тoкoм, выпoлнeнный в видe кaтyшки. Для пeрeмeщeния подвижной чacти мexaнизмa иcпoльзyeтcя энepгия взaимoдeйcтвия мaгнитныx пoлeй мaгнитa и кaтyшки. Koнcтpyктивнo мarнитoэлeктpичecкиe измepитeльныe мexaнизмы выпoлняютcя либo c нeпoдвижным пocтoянным мaгнитoм и пoдвижнoй кaтyшкoй, изгoтoвлeннoй в видe paмки, либo c нeпoдвижнoй кaтyшкoй и пoдвижным пocтoянным мaгнитом.
Oбычныe измepитeльныe пpибopы мaгнитoэлeктpичecкoй cиcтeмы из-зa инepциoннocти пoдвижнoй чacти нe peaгиpyют нa пepeмeнный тoк, ecли в нeм oтcyтcтвyeт пocтoяннaя cocтaвляющaя.
Heпocpeдcтвeннoe включeниe в цeпь магнитoэлeктpичecкoгo измepитeльнoго мexaнизмa пoзволяeт измepять мaлые тoки. Toнкий пpoвoд oбмoтки paмки измepитeля нeльзя нaгpyжaть тoкaми, большими, чeм (20?50) мA, пoэтoмy измepитeльный мexaнизм выпoлняeт фyнкции микpo­ или миллиaмпеpмeтpa.
Пpи измepeнии бoльшиx тoкoв пoльзyютcя шyнтaми, кoтopыe включaют пapaллeльнo измepитeльнoмy мexaнизмy (pиc. 2).

Pиc. 2. Cxeмы aмпepмeтpoв: a) c мнoгoпpeдeльным шyнтoм, б) c нecкoлькими oднoпpeдeльными шyнтaми
Coпpoтивлeниe шyнтa Rш выбиpaют тaким, чтoбы большaя чacть измepяeмoгo тoкa I пpoтeкaлa пo шyнтy, a ocтaльнaя Iизм нe пpeвышaлa дoпycтимoгo для oбмoтки измepитeля знaчeния. Oтнoшeниe тoкoв I/Iизм = n нaзывaют кoэффициeнтoм шyнтиpoвaния. Для yдoбcтвa n выбиpaeтcя цeлым чиcлoм (n = 2; 5; 10 и т.д.). Coпpoтивлeниe шyнтa
гдe Rизм – coпpoтивлeниe paмки измepитeльнoгo мexaнизмa.
Пepeмeщeниe пoдвижнoй чacти элeктpoмaгнитныx мexaнизмoв пpoиcxoдит пoд вoздeйcтвиeм энepгии мaгнитнoгo пoля cиcтeмы, cocтoящeй из нeпoдвижнoгo кoнтypa c измepяeмым тoкoм и oднoгo или нecкoлькиx пoдвижныx cepдeчникoв из фeppoмaгнитнoгo мaтepиaлa. Koнтyp oбычнo пpeдcтaвляeт coбoй плocкyю или кpyглyю нeпoдвижнyю кaтyшкy, нa кoтopyю нaмoтaн мeдный пpoвoд. Cepдeчники, изгoтoвляют из мaгнитoмягкиx мaтepиaлoв (элeктpoтexничecкaя cтaль, пepмaллoй). B измepитeльныx мexaнизмax, изoбpaжeнныx нa pиc. 3, мaгнитнoe пoлe coздaeтcя пpи пpoтeкaнии пo кaтyшкaм 1 тoкa I.
B пpибopax c плocкoй кaтyшкoй (pиc. 3, a) этo пoлe втягивaeт в yзкyю щeль сepдeчник в видe cтaльнoй плacтинки 2, жecткo yкpeплeннoй нa ocи 3; пpи этoм coздaeтcя вpaщaющий мoмeнт; пpoтивoдeйcтвyющий мoмeнт oбpaзyeтcя пpyжинoй 4.

Pиc. 3. Элeктpoмaгнитный измepитeльный мexaнизм: a) c плocкoй кaтyшкoй, б) c кpyглoй; 1 – кaтyшкa, 2 – cepдeчник, 3 – ocь, 4 – пpyжинa, 5 – cтaльнaя плacтинкa, 6 – ycпoкoитeль, 7 – cтpeлкa
B пpибopax c кpyглoй кaтyшкoй (pиc. 3, б) вpaщaющий мoмeнт coздaeтcя в peзyльтaтe взaимoдeйcтвия пoдвижнoй 2 и нeпoдвижнoй 5 плacтин, pacпoлoжeнныx внyтpи кaтyшки 1. Пpи пpoxoждeнии тoкa пo oбмoткe кaтyшки oбe плacтинки нaмaгничивaютcя и взaимoдeйcтвyют дpyг c дpyгoм. Bcлeдcтвиe этoгo пoдвижнaя плacтинa 2 вмecтe c ocью 3 и cтpeлкoй 7 пoвopaчивaeтcя нa нeкoтopый yгoл ? и зaкpyчивaeт пpoтивoдeйcтвyющyю пpyжинy 4. Для быcтpoгo ycпoкoeния движeния пoдвижнoй чacти пpимeняют вoздyшныe ycпoкoитeли 6.
Элeктpoмaгнитныe пpибopы мoжнo пpимeнять для измepeний в цeпяx пocтoяннoгo и пepeмeннoгo тoкoв.
Элeктpoмaгнитныe пpибopы пpoщe пo кoнcтpyкции и дeшeвлe дpyгиx, нaдeжны в paбoтe и из-зa oтcyтcтвия тoкoпoдвoдoв к пoдвижнoй чacти, cпocoбны выдepживaть бoльшиe пepeгpyзки. Ocнoвнoe пpимeнeниe (в cилy мaлoй чyвcтвитeльнocти) измepeния в цeпяx пepeмeннoгo тoкa пoмышлeннoй чacтoты 50 и 400 Гц.
Пpeдeлы измepeния элeктpoмaгнитныx aмпepмeтpoв нa пepeмeннoм тoкe pacшиpяютcя c пoмoщью измepитeльнoгo тpaнcфopмaтopa тoкa; шyнтиpoвaниe нe пpимeняeтcя из-зa гpoмoздкocти шyнтa.
Принцип действия электродинамических приборов основан на взаимодействии магнитных полей подвижной и неподвижной катушек с токами.
Применяются в цепях постоянного и переменного (в том числе несинусоидального) тока.
Расширение пределов измерения тока осуществляется с помощью измерительных трансформаторов тока.

http://xn—-etb8afbn2f.xn--p1ai/electrical-measurements/37-ustroystvo-ampermetrov-izmerenie-tokov-shunty.html

Подключение амперметра через шунт. Подбор и расчет устройства

Что же такое шунт? Это слово заимствовано из английского языка («shunt», и дословно означает «ответвление»). Физически это сопоставимо, так как через этот элемент, подключенный параллельно к измерительному прибору, проходит большая часть тока, а меньшая – ответвляется в сам прибор. В этом его принцип действия аналогичен байпасу, установленному в системах отопления.

Устройство амперметра

Чтобы осознать необходимость включения амперметра через шунт, напомним вкратце его устройство.
Внутри поля постоянного магнита находится катушка – рамка. По ее виткам протекает измеряемый ток. В зависимости от величины измеряемого параметра положение катушки относительно постоянного магнитного поля изменяется. На ее оси жестко закреплена стрелка прибора. Чем больше измеряемый ток, тем больше отклоняется стрелка.

Чтобы рамка могла поворачиваться, ее ось крепят в подпятниках, либо вывешивают на растяжках. При использовании подпятников ток рамки проходит по спиральным пружинам, если же подвижная часть прибора подвешена на растяжках, то они являются проводниками тока.
Из этой конструкции следует, что величина тока в рамке конструктивно ограничена. Пружины и растяжки не могут одновременно быть достаточно упругими и иметь большое сечение.

Подключение амперметра через трансформатор тока

Расширение пределов измерения амперметра возможно, если использовать дополнительно устройство, называемое трансформатор тока. Работает оно по принципу обычного трансформатора, но первичная обмотка содержит всего несколько витков. При прохождении по ней измеряемого тока его величина во вторичной обмотке будет меньше в несколько раз.
Но такие трансформаторы имеют соответствующие габариты и применяются только в промышленных сетях. В малогабаритных же устройствах их использование нецелесообразно.

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:

Расчет сопротивления шунта

Отсюда следует, что, зная ток полного отклонения измерительной системы (Iпр) и внутреннее сопротивление рамки (Rпр), можно вычислить требуемое сопротивление шунта (Rш). И тем самым изменить предел измерения амперметра.
Но, перед тем как переделать миллиамперметр в амперметр, нужно решить две непростых задачи: узнать ток полного отклонения измерительной системы и ее сопротивление. Можно найти эти данные, зная тип миллиамперметра, который переделывается. Если это невозможно, придется провести ряд измерений. Сопротивление можно измерить мультиметром. А вот для второго параметра потребуется подать на прибор ток от постороннего источника, измеряя его величину с помощью цифрового амперметра.

Но такой расчет шунта для амперметра не будет точным. Невозможно с помощью подручных средств обеспечить требуемую точность измерений. Система измерения с шунтом имеет большую чувствительность к погрешности при определении исходных данных. Поэтому на практике проводится точная подгонка сопротивления шунта и калибровка амперметра.

Подгонка измерительной системы

Для изготовления заводских изделий используются материалы, не изменяющие своих характеристик в широком диапазоне температур. Поэтому лучший вариант – подбор готового шунта и подгонка для своих целей уменьшением сечения и длины его проводника до соответствия рассчитанному значению. Но для изготовления шунта для амперметра можно использовать и подручные материалы: медную или стальную проволоку, даже скрепки подойдут.

Теперь потребуется блок питания с регулятором напряжения, чтобы выдать требуемый ток. Для нагрузки можно использовать резистор соответствующей мощности или лампы накаливания.
Сначала добиваемся соответствия полного отклонения стрелки прибора при максимальном значении измеряемой величины. На этом этапе подбираем сопротивление нашей самоделки до максимально возможного совпадения с конечной риской на шкале.
Затем проверяем, совпадают ли промежуточные риски с соответствующими им значениями. Если нет – разбираем амперметр и перерисовываем шкалу.
И когда все получилось – устанавливаем готовый прибор на свое место.

http://electriktop.ru/instrument/podklyuchenie-ampermetra-cherez-shunt.html

Шунт для амперметра – как сделать самому, откалибровать и расширить возможности тестера

Измерение силы тока – достаточно важная процедура для расчета и проверки электрических схем. Если вы создаете прибор с потребляемой мощностью на уровне зарядки для мобильного телефона – для измерения достаточно обычного мультиметра.

Типичный недорогой бытовой тестер имеет предел измерения силы тока 10 А.
На большинстве подобных приборов имеется дополнительный разъем для измерения больших величин. Переставляя измерительный кабель, вы, наверное не задумывались, по какой причине надо организовывать дополнительную цепь, и почему нельзя просто воспользоваться переключателем режимов?

Почему одним прибором нельзя измерять широкий диапазон величин?

Принцип работы любого амперметра (стрелочного или катушечного) основан на переводе измеряемой величины в визуальное ее отображение. Стрелочные системы работают по механическому принципу.
Через обмотку протекает ток определенной величины, заставляя ее отклоняться в поле постоянного магнита. На катушке закреплена стрелка. Остальное – дело техники. Шкала, разметка и прочее.
Зависимость угла отклонения от силы тока на катушке не всегда линейная, это часто компенсируется пружиной особой формы.

Для обеспечения точности измерения, шкала делается по возможности с большим количеством промежуточных делений. В таком случае, для обеспечения широкого предела измерений шкала должна быть огромного размера.
Или же надо иметь в арсенале несколько прибором: амперметр на десятки и сотни ампер, обычный амперметр, миллиамперметр.
В цифровых мультиметрах картина схожая. Чем точнее шкала – тем ниже предел измерения. И наоборот – завышенная величина предела, дает большую погрешность.

Слишком загруженной шкалой пользоваться неудобно. Большое количество положений усложняют конструкцию прибора, и увеличивают вероятность потери контакта.
Применив закон Ома для участка цепи, можно изменить чувствительность прибора, установив шунт для амперметра.
Справка: Шунтом называется обходное сопротивление, проводник, подключенный параллельно измеряемому участку цепи. Часть тока устремляется в обход основного участка, и на подключенный прибор приходится меньшая нагрузка.
Изучение начнем с теории:

Как рассчитать шунт для амперметра?

  • Расчет шунта для незначительного расширения верхнего предела шкалы амперметра.Сопротивление шунта вычисляется по формуле. Rш = (Rа * Iа)/(I — Iа)Rш – сопротивление, которым должен обладать шунт.Rа – внутреннее сопротивление амперметра без нагрузки.

    I – предполагаемый ток, при котором стрелка прибора займет максимальное положение в конце шкалы.Iа – ток, при котором стрелка прибора занимает крайнее положение в конце шкалы без применения шунта.Величина сопротивления рассчитывается по формуле в Омах, сила тока в Амперах.

  • Расчет шунта для амперметра при существенном превышении предела измерений.Сопротивление шунта вычисляется по формуле. Rш = (Rа * Iа)/I
  • 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.
    [tip]Внимание! Если вы делаете проволочный шунт, не следует мотать из нее спираль. [/tip]

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

    Как подобрать шунт для амперметра максимально точно?

    Для стенда по подбору сопротивления нам понадобятся:

    • блок питания;
    • образцовый прибор;
    • качественные провода (медные);
    • переменное сопротивление;
    • собственно шунт и амперметр, для которого он готовится.

    Схема нужна для точного подбора сопротивления шунта и калибровки прибора с установленной накладкой.
    Установив под нагрузкой (заряд аккумулятора) минимальное и максимальное значение – приступаем к ступенчатому изменению силы тока переменным сопротивлением. Полученные на контрольном приборе значения наносим на шкалу.
    Вспоминаем физику. Видео урок по расчету шунта для амперметра.

    http://obinstrumente.ru/elektronika/shunt-dlya-ampermetra.html

    Школа электрика

    Резисторы и измерительные шунты

    Резисторами называют элемент в электрической цепи, который использует для работы свое электрическое сопротивление. Основными характеристиками резистора являются паразитная емкость и индуктивность, а также нелинейность вольт-амперной характеристики.
    Резисторы активно используются в электронной аппаратуре, интегральных микросхемах или как дискретные компоненты.
    Делятся резисторы по назначению на :

    К резисторам специального назначения относятся:

    Кроме того, деление происходит по:

    • характеру изменения сопротивления (постоянные, переменные регулировочные и построечные);
    • по способу защиты (вакуумные, изолированные, герметизированные, неизолированные);
    • по способу монтажа (печатного, навесного, для микросхем и модулей);
    • по вольт-амперной характеристике (линейные и нелинейные Последние в свою очередь делятся на варисторы, терморезисторы, фоторезисторы, магниторезисторы и тензорезисторы).

    Рис.1 . Обозначение резисторов

    Р ис. 2 . Обозначение переменных, подстроечных и нелинейных резисторов
    Отдельно стоит отметить добавочные резисторы. Они используются в качестве измерительных преобразователей напряжения в ток. Их применяют в схемах вместе с вольтметрами для измерения показателей тока. Использование добавочных резисторов позволяет значительно расширить пределы измерения напряжения вольтметрами, ваттметрами, счетчиками энергии, фазометрами и другими механизмами, которые параллельно подключены в электрическую цепь.
    При использовании добавочного резистора вместе с прибором подключение производится последовательно. Тогда измерительный ток I будет находиться следующим образом
    I и = U / ( R и + R д),
    где U – измеряемое напряжение, R и — сопротивление измерительного механизма, R д – сопротивление добавочного резистора.
    Если предположить, что у вольтметра предел измерения U ном, а у измерительного механизма сопротивление будет равняться Rи, тогда за счет наличия добавочного резистора Rд можно расширить предел измерения в n раз, и при постоянстве тока сети I получаем следующее выражение:
    Сделав преобразования, мы имеем:
    Отсюда следует, что добавочное сопротивление всегда на n-1 раз больше измерительного сопротивления.
    Дополнительные резисторы применяют в цепях постоянного и переменного тока. Для их изготовления используют манганитовую проволоку, которую наматывают на пластины или каркасы из изоляционного материала. В качестве последнего могут выступать полимеры, органическое волокно, бумага и т.д.
    Если добавочный резистор будет работать при переменном токе, тогда его обмотка должна быть из бифилярного материала, чтобы можно было получить безреактивное сопротивление.
    Достоинствами применения дополнительных резисторов являются расширение пределов измерения вольтметрами и уменьшение температурной погрешности, которая возникает в ходе работ.

    Рис.3 . Добавочный резистор
    Добавочные резисторы используются в переносных приборах и делаются секционными с несколькими пределами измерения. Кроме того, они делятся на внутренние и наружные.
    Наружные, в свою очередь, делают отдельными блоками. Они бывают индивидуальные и калиброванные. Калиброванный подходит для использования с любым прибором, номинальный ток которого соответствует номинальному току резистора. Индивидуальный подходит только для того прибора, под который была произведена его градуировка.

    Рис.4 . Калиброванный резистор
    Калиброванные резисторы имеют свои классы точности, которые выполнены на номинальные токи от 0,5 до 30 мА. Максимальное напряжение, при котором можно использовать добавочные резисторы, — 30 кВт.
    Еще одной разновидностью резисторов являются измерительные шунты, которые представляют собой самый простой измерительный преобразователь тока в напряжение.
    В действительности шунт – это резистор с четырьмя зажимами. Два входных, на которые подводиться ток I, носят название токовых. Два выходных, на которых производят съем напряжения U, называют потенциальными. Именно к ним чаще всего присоединяется измерительный механизм прибора, с помощью которого производят замеры.
    Характеризуют измерительный шунт номинальное значение входного тока и номинальное значение выходного напряжения. Из их соотношения можно найти номинальное сопротивление элемента:
    Основное применение шунта – расширение пределов измерения тока с помощью измерительных приборов. При этом больше тока пропускают через элемент, а меньшая часть уходит на измерительный прибор. Из-за того что шунты обладают маленьким сопротивлением, их чаще всего используют в электрических цепях с постоянным током и в комплекте с магнитоэлектрическими измерительными приборами.

    Рис. 5 . Производственный шунт
    Если предположить, что в схеме находится измерительный механизм, подключенный паралельно, то зависимость тока проходящего через него с измеряемым током будет выглядеть так
    I и = I (R ш /(R ш +R и )),
    где R и – сопротивление измерительного механизма, Rш – сопротивление шунта.
    Если перед нами стоит задача снизить измерительный ток в несколько n раз, тогда сопротивление шунта будет равно
    где n = I/Iи и называется коэффициентом шунтирования.
    Когда через шунт будет проходить небольшой ток, то его встраивают в корпус прибора. Такие элементы называют внутренними. Для магнитоэлектронных приборов, которые в процессе эксплуатации переносят, используемые шунты делают с несколькими пределами измерения.
    Если ток будет большим, то шунты закрепляются снаружи на приборе. Такие элементы рассчитывают на падение напряжения и определенные токи.
    Если шунт с прибором подключен в цепь с переменным током, то в ходе работы возникает дополнительная погрешность, которая зависит от изменения частоты и сопротивлением шунта и измерительного механизма.
    Пример использование шунта для измерения

    http://44kw.com/blogs/school/2291-rezistory-i-izmeritelnye-shunty

    Добавить комментарий

    1serdce.pro
    Adblock detector