Что такое шунтирование в электротехнике
Что такое шунтирование в электротехнике
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!
Как работает шунт
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, протекающую по проводу 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.
Виды шунтов
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.
Работа шунта на практическом примере
В гостях у нас самый что ни на есть обыкновенный промышленный шунт для амперметра:
Сзади можно прочитать его маркировку:
Как же прочитать характеристику такой маркировки? Здесь все просто! Это означает, что если протекающая 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).
Так как радиолюбители в основном используют малое напряжение и силу тока в своих электронных безделушках, то можно применить этот принцип и в своих разработках. Для этого достаточно будет взять низкоомный резистор и использовать его как датчик силы тока). Как говорится » голь на выдумку хитра» 😉
Что такое шунт в электронике и видео про это:
Где купить шунт
Почти такой же шунт, как у меня в статье, можно заказать на Али по этой ссылке: 
Измерительные шунты и добавочные резисторы
Измерительные ш унты
К потенциальным зажимам шунта обычно присоединяют измерительный механизм измерительного прибора.
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.
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.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Назначение и использование токовых шунтов
Шунтом называется простой преобразователь тока, выполненный в виде резистора с четырьмя зажимами, два из них входные или токовые и два выходные или потенциальные. К этим частям изделия обычно подключают прибор измерения.
Используются токовые шунты для того, чтобы увеличить пределы измерения, при этом основная его часть проходит непосредственно через шунт, а другая через всю систему. Изделия отличаются небольшим сопротивлением, поэтому работают в цепях постоянного тока, где подключены электрические измерительные устройства.
В электротехнических сферах шунтом принято считать немного другое приспособление. Используется оно для замера тока, причем через него устремляется все напряжение системы. Шунт выполняется в виде небольшого элемента, напоминающего сопротивление. Его значение выбирается из такого расчета, чтобы величина падения напряжения была в несколько раз меньше основного значения, которое действует в системе. В такой ситуации наличие шунта не оказывает влияния на размер тока, принося лишь небольшое искажение. Только по закону Ома, величина падения напряжения будет пропорциональна проходящему току, поэтому он может измеряться при помощи вольтметра либо осциллографа.
Все шунты имеют свой мощностной коэффициент. При увеличении протекающего через него напряжения, изменяется сопротивление.
Шунты бывают индивидуальными и используются в калиброванных приборах, рассчитанных на определенный ток и перепады напряжения. Изделия могут применяться для работы с различными устройствами, которые имеют сопротивление, не выходящее за пределы измерений.
В переводе с иностранного языка шунт – ответвление, электропроводник, подключаемый параллельно к электроцепи для отвода части тока. Его используют, когда нельзя пропускать все напряжение через определенный участок цепи.
В общем, суть использования приспособления в том, чтобы осуществлять обход чего-либо. К примеру, в медицине при помощи шунта отделяют закупоренную часть вены, а в электротехнике в ее роли выступает резистор.
Назначение и использование токовых шунтов
Шунтом называется простой преобразователь тока, выполненный в виде резистора с четырьмя зажимами, два из них входные или токовые и два выходные или потенциальные. К этим частям изделия обычно подключают прибор измерения.
Используются токовые шунты для того, чтобы увеличить пределы измерения, при этом основная его часть проходит непосредственно через шунт, а другая через всю систему. Изделия отличаются небольшим сопротивлением, поэтому работают в цепях постоянного тока, где подключены электрические измерительные устройства.
В электротехнических сферах шунтом принято считать немного другое приспособление. Используется оно для замера тока, причем через него устремляется все напряжение системы. Шунт выполняется в виде небольшого элемента, напоминающего сопротивление. Его значение выбирается из такого расчета, чтобы величина падения напряжения была в несколько раз меньше основного значения, которое действует в системе. В такой ситуации наличие шунта не оказывает влияния на размер тока, принося лишь небольшое искажение. Только по закону Ома, величина падения напряжения будет пропорциональна проходящему току, поэтому он может измеряться при помощи вольтметра либо осциллографа.
Все шунты имеют свой мощностной коэффициент. При увеличении протекающего через него напряжения, изменяется сопротивление.
Шунты бывают индивидуальными и используются в калиброванных приборах, рассчитанных на определенный ток и перепады напряжения. Изделия могут применяться для работы с различными устройствами, которые имеют сопротивление, не выходящее за пределы измерений.
В переводе с иностранного языка шунт – ответвление, электропроводник, подключаемый параллельно к электроцепи для отвода части тока. Его используют, когда нельзя пропускать все напряжение через определенный участок цепи.
В общем, суть использования приспособления в том, чтобы осуществлять обход чего-либо. К примеру, в медицине при помощи шунта отделяют закупоренную часть вены, а в электротехнике в ее роли выступает резистор.
СОДЕРЖАНИЕ
Неисправный байпас устройства
Фотогальваника
Грозовой разрядник
Другая старая форма грозового разрядника использует простой узкий искровой разрядник, через который дуга будет прыгать при наличии высокого напряжения. Несмотря на то, что это дешевое решение, его высокое напряжение срабатывания почти не обеспечивает защиты современных твердотельных электронных устройств, питаемых от защищенной схемы.
Обход электрического шума
Конденсаторы используются в качестве шунтов для перенаправления высокочастотного шума на землю, прежде чем он может распространиться на нагрузку или другие компоненты схемы.
Использование в схемах электронных фильтров
Термин шунт используется в фильтрах и подобных схемах с лестничной топологией для обозначения компонентов, подключенных между линией и общим. Этот термин используется в этом контексте для различения компонентов шунта, подключенных между сигнальной и обратной линиями, от компонентов, подключенных последовательно вдоль сигнальной линии. В более общем смысле термин шунт может использоваться для компонента, подключенного параллельно другому. Например, шунт м производной половины секции является общей секцией фильтра от изображения импеданса метода конструкции фильтра.
Диоды как шунты
Шунты как защита цепи
Битва короткая
На военных кораблях перед боем обычно устанавливают боевые короткие шунты через предохранители для основного оборудования. Это отключает защиту от сверхтока в тот момент, когда отключение питания оборудования не является безопасной реакцией.
Шунтирующий инструмент, но последовательно включенный в цепь
В качестве введения к следующей главе этот рисунок показывает, что термин «шунтирующий резистор» следует понимать в контексте того, что он шунтирует.
В этом примере резистор R L будет пониматься как «шунтирующий резистор» (к нагрузке L), потому что этот резистор будет пропускать ток вокруг нагрузки L. R L подключен параллельно нагрузке L.
Однако последовательные резисторы R M1 и R M2 представляют собой низкоомные резисторы (как на фотографии), предназначенные для пропускания тока вокруг инструментов M1 и M2, и функционируют как шунтирующие резисторы для этих инструментов. R M1 и R M2 подключены параллельно с M1 и M2. Если смотреть без приборов, эти два резистора будут считаться последовательными резисторами в этой схеме.
Использование в текущих измерениях
Если измеряемый ток также имеет высокий потенциал напряжения, это напряжение также будет присутствовать на соединительных выводах и в самом считывающем устройстве. Иногда шунт вставляется в обратную ногу ( заземленная сторона), чтобы избежать этой проблемы. Некоторые альтернативы шунтам могут обеспечить изоляцию от высокого напряжения, не подключая счетчик напрямую к цепи высокого напряжения. Примерами устройств, которые могут обеспечить эту изоляцию, являются датчики тока на эффекте Холла и трансформаторы тока (см. Токоизмерительные клещи ). Токовые шунты считаются более точными и дешевыми, чем устройства на эффекте Холла. Общие характеристики точности таких устройств составляют ± 0,1%, ± 0,25% или ± 0,5%.
Вставка нижнего плеча может устранить синфазное напряжение, но не без недостатков.