Призначення, конструкція, схеми ввімкнення та застосування шунтів

Найпростішим вимірювальним перетворювачем струму в напругу є шунт. Шунт є чотиризатискачевим резистором. Два вхідні затискачі, до яких підводиться струм І, називають струмовими, а два вихідні затискачі, з яких знімається напруга U, називають потенціальними.

Застосування струмових і потенціальних затискачів сприяє усуненню впливу опорів контактних з’єднань.

До потенціальних затискачів під’єднують вимірювальний механізм ВМ приладу (Рис. 1).

Рис.1. Схема з’єднання вимірювального Рис. 2. зовнішній шунт

механізму з шунтом

Шунт характеризується номінальним значенням вхідного струму І_н і номінальним значенням вихідної напруги U_н. Їх відношення визначає номінальний опір шунта .

Шунт використовують для розширення меж вимірювання вимірювального механізму за струмом, при цьому більша частина вимірюваного струму проходить через шунт, а менша через вимірювальний механізм.

Опір шунта завжди менший за опір вимірювального механізму. Шунти використовуються, найчастіше, в колах постійного струму з магнітоелектричними вимірювальними механізмами.

На рис. 1 наведено схему магнітоелектричного механізму ВМ з шунтом R_ш. Струм І, що вимірюється розгалужується на дві частини (обернено пропорційно опорам гілок): І_ш- струм, що проходить через шунт; І_в - струм, що проходить через вимірювальний механізм .

Відношення сили струму, що вимірюється, до сили струму, що проходить через вимірювальний механізм називається шунтуючим множником , де . Отже , , звідки , а

.

Шунти виготовляють з манганіну. Якщо шунт розрахований на невеликий струм (до 30А), то його вбудовують в корпус приладу (внутрішні шунти). Для вимірювання великих струмів використовують прилади з зовнішніми шунтами. В цьому випадку потужність, що розсіюється в шунті не нагріває прилад (рис. 2). На рис. 2 зображено шунт на 2000А. Він має масивні наконечники з міді, які служать для відведення тепла від манганінових пластин, впаяних між наконечниками. Затискачі А і Б – струмові. Вимірювальний механізм приєднують до потенціальних затискачів В і Г.

Зовнішні шунти звичайно виготовляють каліброваними, тобто розрахованими на певні струми і спади напруг. Відповідно до стандарту шунти повинні мати номінальні спади напруг: 10; 15; 30; 50; 60; 75; 100; 150 і 300 мВ.

Калібрований шунт може використовуватись з приладом, номінальна напруга якого відповідає вказаній на шунті напрузі. Індивідуальний шунт використовується тільки з приладом, який градуювався з даним шунтом.

Серійні шунти виготовляють на струми не більше 5000 А. Для струмів більше за 5000А допускається паралельне з’єднання шунтів.

Для переносних магнітоелектричних приладів на струми до 30А внутрішні шунти виготовлять на декілька границь вимірювання, на рис. 3 (а, б) зображені схеми багатограничних шунтів.

Багатограничний шунт складається з кількох резисторів, які можна перемикати, залежно від меж вимірювання, важільним перемикачем (рис. 3(а)) або шляхом переносу проводу з одного затискача на інший (рис. 3(б)).

Використання шунтів з вимірювальними механізмами інших систем, крім магнітоелектричної, є недоцільним, оскільки інші вимірювальні механізми споживають більшу потужність, що призводить до збільшення опору шунтів і, як наслідок, збільшення їх розмірів і потужності, що споживається.

При роботі шунтів з вимірювальними механізмами на змінному струмі виникає додаткова похибка від зміни частоти, оскільки опір шунта і вимірювального механізму по-різному залежать від частоти.

Шунти поділяють за класами точності: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5. Число, що визначає клас точності є допустимим відхиленням опору шунта в процентах від його номінального значення.