Что такое шунтирование в электротехнике

Шунтирование – это процесс или метод, используемый в электрике для создания обходного пути или побочного пути в цепи, чтобы уменьшить сопротивление или изменить путь тока. Шунтирование является важной техникой, применяемой в электрических схемах и устройствах, чтобы обеспечить эффективную передачу электрической энергии и обеспечить безопасность системы.

Шунтирование широко применяется в различных областях электрики, включая промышленность, электронику, энергетику и многих других. Целью шунтирования является предотвращение повреждения или повреждение компонентов системы, обеспечение надежной работы электрических схем и обеспечение безопасности оборудования и персонала.

Для шунтирования могут использоваться различные элементы, такие как резисторы, конденсаторы, индуктивности и полупроводниковые диоды. Путем правильного подключения и управления этими элементами можно эффективно контролировать поток тока и напряжения в электрической системе.

Шунтирование в электрике

Шунтирование часто применяется для различных целей, включая обеспечение безопасности, защиту от перегрузок и стабилизацию напряжения. Оно также может использоваться для управления и контроля электрических сигналов.

При использовании шунта ток в части цепи, подключенной параллельно, увеличивается, что позволяет направлять дополнительные токи вокруг определенного участка цепи. Это особенно полезно при перегрузках или при необходимости обходить поврежденные участки цепи.

Важным свойством шунтирования является то, что шунт должен иметь низкое сопротивление по сравнению с остальной частью цепи. Это обеспечивает свободный поток тока через него, минимизируя потери и эффект сопротивления.

Шунтирование также может иметь некоторые ограничения и проблемы, такие как возможность перегрузки шунта или неправильного контроля тока. Поэтому важно правильно рассчитывать и устанавливать шунты, а также следить за их состоянием и работоспособностью.

В общем, шунтирование в электрике играет важную роль в обеспечении эффективности и безопасности работы электрических систем.

Как работает шунт

Итак, имеем простой шунт. Кстати, на схемах он обозначается как резистор. И это неудивительно, потому что это и есть низкоомный резистор.

принцип работы шунт

12 недорогих наборов электроники для самостоятельной сборки и пайки

Моя личная подборка конструкторов с Aliexpress «сделай сам» для пайки от простых за 153 до 2500 рублей. Дочке 5 лет — надо приучать к паяльнику))) — пусть пока хотя-бы смотрит — переходи посмотреть, один светодиодный куб чего только стоит

Что такое ШУНТ в электротехнике

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:

закон Ома

Сопротивление шунта у нас всегда постоянно и не меняется, попросту говоря «константа». Падение напряжение на шунте мы можем узнать, замерив вольтметром как на рисунке:

шунт принцип работы

Значит, исходя из формулы

Шунт

Шунт

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:

промышленный амперметр амперметр

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:

промышленный шунт

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:

Шунт

В некоторых амперметрах этот шунт встраивается прямо в корпус самого прибора.

Оценка влияния замыканий в резонансном шунте электрической сети

Представлено оригинальное теоретическое и экспериментальное научное исследование индуктивности реактора как модели витковой топологии индуктивной структуры, проводящей ток, с замыканиями смежных витков. Показаны особенности аппаратной реализации физической модели реактора на примере описания её практического исполнения и приведены фрагменты закономерностей, полученных на конкретных практических моделях индуктивности, что позволяет более четко увязать при испытаниях реактора искажения тестового сигнала с особенностями нарушений его топологии. Использовано преобразование замены электрической цепи индуктивной структуры реактора с точками замыкания витков как токовыми отводами в эквивалентную ей схему без взаимных индуктивностей. Предложена методика преобразования эквивалентных схем индуктивных структур реактора с исходно однородной топологией витков и с нарушенной межвитковым замыканием топологией индуктивных структур реактора в параметры эквивалентной схемы реактора с межвитковыми зам.

Автор(ы) Елгина Галина Александровна
Ивойлов Евгений Вячеславович
Слободян Степан Михайлович
Источник Вестник Алтайского государственного аграрного университета
Научный журнал

Разработка датчика тока

, который предназначен для передачи в систему автоматического управления сигнала, пропорционального электрическому.
Датчиком тока осуществляется преобразование текущего значения электрического тока в электрический сигнал.
чувствительный элемент (в качестве чувствительного элемента могут использоваться трансформатор тока, шунт.
привода) Определение 2 Шунт – это составляющая электрической цепи, сопротивление которой в установленном.
диапазоне меньше, чем сопротивление шунтируемого элемента, к которому шунт подключается параллельно.

Автор Демьян Бондарь
Источник Справочник
Категория Электроника, электротехника, радиотехника
Статья от экспертов

Измерительные шунты и добавочные резисторы

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.

Измерительные шунты и добавочные резисторы

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.

Наружный шунт

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.

измерительный шунт

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.

многопредельный добавочный резистор

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.

добавочные резисторы

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.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Шунт своими руками

Спирально сматывать проволоку (или эмальпровод) не рекомендуется – индуктивность получившейся катушки уменьшит точность амперметра. Катушечное шунтирование имеет недостаток – гашение скачков тока, особенно в случае дросселированной (с сердечником) катушки. Если отрезок проволоки слишком длинный, расположите его в виде волнистой «змейки».

В качестве диэлектрика подойдёт любой изолятор – от керамического до текстолитового. К тому же скрученный в виде катушки провод может перегреть диэлектрик, не выдерживающий повышенной – более 150 градусов – температуры. А к перегреву устойчивы лишь керамика и закалённое стекло.

  • Сначала вырезается диэлектрическая пластина, в которой сверлятся отверстия под болты с шайбами и гайками. Материал – текстолит, гетинакс, дерево или композитные материалы.
  • Для существенной изоляции тепла проволоки от несущей пластины на болты устанавливаются керамические колечки. После них ставятся шайбы, зажимающие проволоку.
  • Для предотвращения самопроизвольного раскручивания и выпадения проволоки и проводов перед гайками проставляются гроверные шайбы.
  • Наконец, вставляются провода и концы проволоки между шайбами, а гайки затягиваются.

Полученная деталь подключается параллельно амперметру или гальванометру.

Переградуировка прибора

Новую градуировку обновлённого стрелочного амперметра под новый шунт нужно произвести следующим образом.

  1. Снимите переднюю часть корпуса (смотровое окно прибора) вместе со стеклом.
  2. Подключите одну из лампочек известного номинала последовательно с амперметром к батарее или сетевому адаптеру питания. Так, на лампочках накаливания указывается ток в амперах и напряжение в вольтах. Если вы подключаете светодиодную панель или фару, на которой, например, указано напряжение 12 В и мощность в 24 Вт – вашим рабочим током будет 2 А (мощность, делённая на напряжение источника питания).
  3. Отметьте, на какой угол отклонилась стрелка прибора, точкой с числом (в данном случае это 2).
  4. Идеальный вариант – включите параллельно друг с другом одинаковые лампочки или фары, увеличивая их число каждый раз на одну. Так можно «прометить» всю шкалу амперметра. Этот способ хорош для переменного тока – шкала амперметра получается нелинейной за счёт влияния частоты тока и падения части напряжения на диодах. Разметка «на глаз» или с использованием транспортира (или по уже имеющейся «линейке» прибора), как часто делают при постоянном токе, не подойдёт. Лучше перестраховаться и сделать точнее.
  5. Закончив разметку, соберите прибор и проверьте, надёжно ли держится крепление шунта, хорош ли электрический контакт между ним и амперметром. Если габариты амперметра позволяют, шунт часто заливают эпоксидным клеем, а затем получившийся элемент (в виде бруска) приклеивают к задней стенке измерительной головки.

Амперметр с новым шунтом готов к работе. Можно подключить щупы или токовые клещи.

Номинальный режим

портной табличке (шильдике), расположенном на корпусе устройства.

1. Основные положения

1.1.4.2. Согласованный режим

трической цепи, в котором сопротивление

нагрузки равно внутреннему сопротивле-

нию источника ( R н = R вн , рис. 1.4 ).

передаваемой мощности от источника к

нагрузке . Основным недостатком этого ре-

жима является низкий КПД (50 %).

Рис. 1.4. Согласованный

Рассмотрим согласованный режим по-

Ток в цепи и мощность в цепи, при-

ведённой на рис. 1.4 определяются следую-

p = R н i 2 = R н

Найдём максимум мощности приёмника, приравняв к нулю про-

изводную мощности по сопротивлению нагрузки:

( R вн + R н ) 2 − 2( R вн + R н ) R н

Полученное равенство будет выполняться при условии равенства нулю делителя (при e = 0 наступит режим холостого хода и передача энергии осуществляться не будет):

( R вн + R н ) 2 − 2( R вн + R н ) R н = 0.

Следствием равенства сопротивлений нагрузки и источника является низкое значение КПД:

1.1. Электрическая цепь. Основные понятия и определения

В связи с низким КПД, согласованный режим применяется главным образом в маломощных (в первую очередь электронных) цепях.

1.1.4.3. Режим холостого хода

Режим холостого хода –– режим электрической цепи, в котором сопротивление нагрузки значительно превышает внутренне сопротивление источника ( R xx R вн , рис. 1.5 ).

Говоря о режиме холостого хода, обычно, подразумевают работу без нагрузке, что, в случае электрических цепей, соответствует бесконечно большому сопротивлению или разрыву цепи.

Режиму холостого хода соответствует максимум напряжения (будет равно ЭДС: u хх = e ) и равенство нулю тока ( i хх = 0).

Рис. 1.5. Режим холостого хода

1.1.4.4. Режим короткого замыкания

Режим короткого замыкания –– режим электрической цепи, в котором сопротивление нагрузки значительно ниже внутреннего сопротивления источника ( R кз R вн , рис. 1.6 ).

Говоря о режиме короткого замыкания, обычно, подразумевают аварийный режим вызванный разрушением изоляции или попаданием в цепь постороннего предмета.

Важно отметить, что в ряде случаев (например при исследовании трансформатора), для получения характеристик электрического устройства, проводят опыт короткого замыкания. В этом случае режим короткого замыкания не является

i e

u

e

Шунт и добавочное сопротивление — формулы и определение с примерами

А Гальванометр — электроизмерительный прибор высокой чувствительности для измерения малых токов и напряжений.

Цена деления прибора — это значение наименьшего деления его шкалы.
Наиболее простые соединения резисторов — последовательное и параллельное.

Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерами

При последовательном соединении резисторов конец одного резистора соединяется с началом другого. При этом сила тока одинакова во всех резисторах:

При параллельном соединении все резисторы одним концом соединены в один узел, а вторым концом — в другой. Точки разветвленной цени, в которых сходится не менее трех проводников, называются узлами цепи. При этом напряжение на каждом резисторе одинаковое и равно напряжению на участке цепи: Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерамиСила тока в цепи равна сумме сил токов в ветвях: Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерамиа их проводимости складываются: Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерамиили
Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерами

Каждый электроизмерительный прибор, в том числе амперметр и вольтметр, рассчитан па определенный предел измерения, который нельзя превышать во избежание его порчи. Однако, расширив шкалу измерения прибора, можно измерить значение, превышающее максимально допустимое для него.
Для расширения диапазона измерений амперметра параллельно к нему присоединяют резистор. Он имеет специальное название — шунт. При этом сопротивление шунта Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерамиподбирается таким образом, чтобы сила тока, проходящего через амперметр, не превышала максимально допустимого значения Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерами(рис. 110).

Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерами

Сила тока в неразветвленной части цепи
Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерами
где Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерами— сила тока, проходящего через шунт.

Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерами

Поскольку амперметр и шунт соединены параллельно, то падения напряжений на них одинаковы:

Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерами

Из этого соотношения находим

Подставив выражение для силы тока Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерамив соотношение для силы тока в цени,
получим
Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерами

Если необходимо измерить силу тока, в n раз большую, чем та, на которую рассчитан амперметр, т. е. Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерамито к амперметру необходимо присоединить шунт сопротивлением
Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерами

Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерами

Следует иметь в виду, что цена деления прибора при шунтировании его сопротивлением позволяющем измерять в n раз большую силу тока, увеличится в n раз.

Таким образом, для существенного увеличения диапазона измерений амперметра необходимо, чтобы сопротивление шунта Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерамибыло намного меньше сопротивления амперметра Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерами(Напомним, что сопротивление амперметра мало, так как его подключение не должно существенным образом влиять на значение силы тока в цепи.)

Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерами

Для увеличения пределов измерения напряжения вольтметра последовательно с ним включают резистор сопротивлением который называют добавочным сопротивлением (рис. 111).

Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерами

Тогда измеряемое напряжение U на участке цепи будет:
Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерами
где Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерами— максимальное напряжение, на которое рассчитан данный вольтметр, Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерами— падение напряжения на добавочном сопротивлении Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерами

Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерами

Поскольку вольтметр и добавочное сопротивление соединены последовательно, то сила проходящего через них тока одинакова:

С учетом закона Ома для однородного участка цепи

Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерами
где Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерами— сопротивление вольтметра. Откуда находим, что
Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерами
Если необходимо измерить напряжение, в n раз большее, чем напряжение, на которое рассчитан данный вольтметр, т. е. Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерами, то к нему надо присоединить добавочное сопротивление Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерами

Подчеркнем, что так же, как и при шунтировании амперметра, цена деления вольтметра при подключении добавочного сопротивления Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерамипозволяющего измерять в n раз большее напряжение, увеличится в n раз. Для значительного расширения диапазона измерения вольтметра необходимо, чтобы Шунт и добавочное сопротивление - формулы и определение с примерами

  • Электродвижущая сила
  • Электрические измерительные приборы
  • Электрическое поле Земли
  • Ускорители заряженных частиц
  • Сила и закон Ампера
  • Закон взаимодействия прямолинейных параллельных проводников с током
  • Сила Лоренца
  • Правило Буравчика в физике

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Telegram и логотип telegram являются товарными знаками корпорации Telegram FZ-LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий