Una shunt amperometrica permette la misurazione di valori di corrente troppo grandi per essere misurati direttamente da un particolare amperometro. In questo caso, uno shunt separato, un resistore di resistenza molto bassa ma accuratamente nota, viene messo in parallelo con un voltmetro, in modo che praticamente tutta la corrente da misurare scorra attraverso lo shunt (a condizione che la resistenza interna del voltmetro prenda una parte così bassa della corrente da essere trascurabile). La resistenza è scelta in modo che la caduta di tensione risultante sia misurabile ma abbastanza bassa da non interrompere il circuito. La tensione attraverso lo shunt è proporzionale alla corrente che scorre attraverso di esso, e così la tensione misurata può essere scalata per visualizzare direttamente il valore della corrente.
Gli shunt sono valutati dalla corrente massima e dalla caduta di tensione a quella corrente. Per esempio, uno shunt da 500 A, 75 mV avrebbe una resistenza di 150 microohm, una corrente massima ammissibile di 500 ampere e a quella corrente la caduta di tensione sarebbe di 75 millivolt. Per convenzione, la maggior parte degli shunt sono progettati per cadere a 50 mV, 75 mV o 100 mV quando funzionano alla loro corrente nominale completa e la maggior parte degli amperometri consiste in uno shunt e un voltmetro con deflessioni a fondo scala di 50, 75 o 100 mV. Tutti gli shunt hanno un fattore di declassamento per l’uso continuo (più di 2 minuti), il 66% è il più comune, quindi lo shunt di esempio non dovrebbe essere utilizzato sopra i 330 A (e 50 mV di caduta) più a lungo di così.
Questa limitazione è dovuta ai limiti termici a cui uno shunt non funziona più correttamente. Per la manganina, un materiale comune per shunt, a 80 °C inizia a verificarsi la deriva termica, a 120 °C la deriva termica è un problema significativo in cui l’errore, a seconda del design dello shunt, può essere di diverse percentuali e a 140 °C la lega di manganina si danneggia in modo permanente a causa della ricottura con conseguente deriva del valore di resistenza verso l’alto o verso il basso.
Se la corrente da misurare è anche ad un alto potenziale di tensione questa tensione sarà presente anche nei cavi di collegamento e nello strumento di lettura stesso. A volte, lo shunt viene inserito nel tratto di ritorno (lato terra) per evitare questo problema. Alcune alternative agli shunt possono fornire un isolamento dall’alta tensione non collegando direttamente lo strumento al circuito ad alta tensione. Esempi di dispositivi che possono fornire questo isolamento sono i sensori di corrente a effetto Hall e i trasformatori di corrente (vedi misuratori a pinza). Gli shunt di corrente sono considerati più accurati e più economici dei dispositivi a effetto Hall. Le specifiche di precisione comuni di tali dispositivi sono ±0,1%, ±0,25% o ±0,5%.
Lo shunt a doppia parete di manganina tipo Thomas e il tipo MI (design migliorato tipo Thomas) sono stati utilizzati dal NIST e altri laboratori di standardizzazione come riferimento legale di un ohm fino a quando non sono stati sostituiti nel 1990 dall’effetto Hall quantistico. Gli shunt di tipo Thomas sono ancora utilizzati come standard secondari per prendere misure di corrente molto accurate, poiché l’utilizzo dell’effetto Hall quantistico è un processo che richiede tempo. La precisione di questi tipi di shunt si misura nella scala ppm e sub-ppm di deriva all’anno della resistenza impostata.
Se il circuito è collegato a terra (messa a terra) da un lato, uno shunt di misura della corrente può essere inserito sia nel conduttore non collegato a terra che in quello collegato a terra. Uno shunt nel conduttore non collegato a terra deve essere isolato per l’intera tensione del circuito fino alla terra; lo strumento di misura deve essere intrinsecamente isolato dalla terra o deve includere un partitore di tensione resistivo o un amplificatore di isolamento tra la tensione di modo comune relativamente alta e le tensioni inferiori all’interno dello strumento. Uno shunt nel conduttore a terra può non rilevare la corrente di dispersione che bypassa lo shunt, ma non sperimenterà un’alta tensione di modo comune a terra. Il carico viene rimosso da un percorso diretto a terra, che può creare problemi per i circuiti di controllo, provocare emissioni indesiderate, o entrambi. I dispositivi da utilizzare nel rilevamento della corrente includono: INA240, INA293 e INA180. Diversi altri dispositivi di stile possono essere trovati qui.
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L’inserimento lato basso può eliminare la tensione di modo comune, ma non senza svantaggi.
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L’inserimento lato alto risolve gli svantaggi lato basso ma garantisce tensione di modo comune.
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Gli amplificatori isolati risolvono tutte le difficoltà e le limitazioni con le misure di shunt di corrente high- o low-side.