Shunt (elektrisch)

author
3 minutes, 24 seconds Read
50 Een shuntweerstand, met voorziening voor vierpuntsdetectie

Volgende informatie: stroomdetectie

Een ampèremetershunt maakt het mogelijk stroomwaarden te meten die te groot zijn om rechtstreeks door een bepaalde ampèremeter te kunnen worden gemeten. In dit geval wordt een afzonderlijke shunt, een weerstand van zeer lage maar nauwkeurig bekende weerstand, parallel geplaatst met een voltmeter, zodat vrijwel de gehele te meten stroom door de shunt zal vloeien (mits de inwendige weerstand van de voltmeter een zo gering deel van de stroom opneemt dat deze verwaarloosbaar is). De weerstand wordt zo gekozen dat de resulterende spanningsval meetbaar is, maar laag genoeg om het circuit niet te verstoren. De spanning over de shunt is evenredig met de stroom die er doorheen loopt, en dus kan de gemeten spanning worden geschaald om direct de stroomwaarde weer te geven.

Shunts worden gewaardeerd aan de hand van de maximale stroom en de spanningsval bij die stroom. Bijvoorbeeld, een shunt van 500 A, 75 mV zou een weerstand hebben van 150 microohm, een maximaal toelaatbare stroom van 500 ampère en bij die stroom zou de spanningsval 75 millivolt zijn. Volgens afspraak zijn de meeste shunts ontworpen om 50 mV, 75 mV of 100 mV te laten vallen wanneer zij bij hun volle nominale stroom werken en de meeste ampèremeters bestaan uit een shunt en een voltmeter met volledige schaalafwijkingen van 50, 75, of 100 mV. Alle shunts hebben een derating-factor voor continu (meer dan 2 minuten) gebruik, waarvan 66% de meest gebruikelijke is, zodat de voorbeeld-shunt niet langer dan dat boven 330 A (en 50 mV daling) mag worden gebruikt.

Deze beperking is te wijten aan thermische grenzen waarbij een shunt niet meer correct zal werken. Voor manganine, een gangbaar shuntmateriaal, begint bij 80 °C thermische drift op te treden, bij 120 °C is thermische drift een significant probleem waarbij de fout, afhankelijk van het ontwerp van de shunt, enkele procenten kan bedragen en bij 140 °C raakt de manganine-legering door gloeien blijvend beschadigd waardoor de weerstandswaarde naar boven of beneden gaat afwijken.

Als de te meten stroom ook op een hoog spanningspotentiaal staat, zal deze spanning ook in de aansluitsnoeren en in het afleesinstrument zelf aanwezig zijn. Soms wordt de shunt in de retourleiding (geaarde zijde) geplaatst om dit probleem te voorkomen. Sommige alternatieven voor shunts kunnen zorgen voor isolatie van de hoogspanning door de meter niet rechtstreeks op het hoogspanningscircuit aan te sluiten. Voorbeelden van apparaten die voor deze isolatie kunnen zorgen zijn Hall-effect stroomsensoren en stroomtransformatoren (zie clampmeters). Stroomshunts worden nauwkeuriger en goedkoper geacht dan Hall-effectinrichtingen. Gangbare nauwkeurigheidsspecificaties van dergelijke apparaten zijn ±0,1%, ±0,25% of ±0,5%.

De dubbel manganinewandige shunt van het Thomas-type en het MI-type (verbeterd Thomas-type ontwerp) werden door NIST en andere normalisatielaboratoria gebruikt als de wettelijke referentie van een ohm totdat zij in 1990 werden verdrongen door het quantum Hall-effect. Shunts van het Thomas-type worden nog steeds gebruikt als secundaire standaarden om zeer nauwkeurige stroommetingen te verrichten, aangezien het gebruik van het quantum Hall-effect een tijdrovend proces is. De nauwkeurigheid van dit soort shunts wordt gemeten in de ppm en sub-ppm schaal van drift per jaar van de ingestelde weerstand.

Wanneer de stroomkring aan één zijde geaard is, kan een stroommetende shunt zowel in de niet-geaarde geleider als in de geaarde geleider worden aangebracht. Een shunt in de ongeaarde geleider moet geïsoleerd zijn voor de volledige kringspanning naar de aarde; het meetinstrument moet inherent geïsoleerd zijn van de aarde of moet een weerstandsspanningsdeler of een isolatieversterker bevatten tussen de relatief hoge common-mode spanning en lagere spanningen in het instrument. Een shunt in de geaarde geleider mag geen lekstroom detecteren die de shunt omzeilt, maar hij zal geen hoge common-mode spanning naar de aarde ondervinden. De belasting wordt verwijderd van een direct pad naar de aarde, wat problemen kan opleveren voor de regelcircuits, resulteren in ongewenste emissies, of beide. De apparaten die voor huidige sensing worden gebruikt omvatten: INA240, INA293, en INA180. Verscheidene andere stijlapparaten kunnen hier worden gevonden.

  • Invoeging aan de lage kant kan common-mode spanning elimineren, maar niet zonder nadelen.

  • Invoeging aan de hoge kant lost nadelen aan de lage kant op, maar garandeert common-mode spanning.

  • Gesoldeerde versterkers lossen alle moeilijkheden en beperkingen op met hoog- of laagzijdige stroomshuntmetingen.

Similar Posts

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.