Для чего используют шунт как его включают в цепь

Содержание

Шунты используют для уменьшения силы тока протекающего через прибор в заданное число раз. Такая задача возникает при расширении пределов измерения амперметров.

Шунт – это резистор, подключаемый параллельно амперметру для уменьшения, протекающего через него тока в определенное число раз.

n – коэффициент шунтирования.

I – измеряемый ток;

— ток полного отклонения амперметра.

В основе принципа действия шунта лежит первый закон Керхгорфа.

Шунты изготавливают манганина: Сu 85% — 89%; Ni – 2 – 3%; Mn – 11 -13 %.

Шунты могут быть внутренние и наружные. Наружные шунты применяют для токов I 7,5 кА, внутренние при токах I 30А.

Шунты могут быть одно и много предельными и имеют класс точности от 0,02…0,5. В основном шунты применяют для расширения пределов магнитоэлектрических амперметров ( ). Шунты не используются на переменном токе из-за дополнительной погрешности от изменения частоты тока. Использование шунтов ограниченно невозможностью и нерациональностью изготовление резисторов с очень малым сопротивлением.

Делители напряжения: назначение, принцип действия, расчетные формулы. Причины, ограничивающие области применения делителей напряжения при измерении больших напряжений?

Делитель напряжения – это резистивное электрическое устройство для уменьшения напряжения в определенное число раз.

Делитель изготавливают в виде резисторов из манганина с классом точности 0,0005…0,01. Примером делителя служит добавочный резистор (расширение пределов вольтметров).

Сопротивление добавочного резистора находят по формуле:

m – коэффициент деления.

U – измеряемое напряжение;

— напряжение полного отклонения вольтметра.

В отличии от шунтов сопротивление добавочных резисторов очень большое. Добавочные резисторы используют в цепях постоянного и переменного тока частотой f 20 кГц; предельно измеримое напряжение =30 кВ. Использование добавочных резисторов ограниченно потребляемой ими мощностью.

Как работает шунт

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

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

Как на самом деле измеряют СИЛУ ТОКА и что такое ШУНТ? Понятное объяснение!

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.

Схема включения устройства

Амперметр включается последовательно в разрыв цепи. Последний может находиться в любом её месте. Сам прибор показывает, сколько ампер в час потребляет эта цепь. Внешний шунт также включается последовательно в цепь, но в тот же самый разрыв, получается, параллельно самому амперметру.

В идеале используют отрезок провода или проволоки из металла или сплава, незначительно меняющего своё электрическое сопротивление при нагреве. А нагреваться шунт будет обязательно – хотя бы до нескольких десятков градусов, так как по нему протекает ток в единицы и десятки ампер. Специалисты рекомендуют использовать сплав манганина. Манганиновая проволока (или лента) считается наиболее устойчивым электротехническим элементом: её температурный коэффициент сопротивления в 200 раз меньше, чем у меди, и в 300 раз ниже по сравнению с железом. Использование медных и стальных шунтов способно нести ощутимую погрешность при значительных токах, вызывающих их нагрев.

Но для приблизительной оценки иногда используют распрямлённую канцелярскую скрепку или отрезок провода.

Если речь идёт о внушительной силе тока от сотен до тысяч ампер – например, при старте двигателя «КамАЗа», где создаётся пусковой ток в 500 и более ампер для раскручивания стартером вала двигателя, – простой шунт здесь попросту расплавится. Необходимо использовать токовые клещи – они являются более мощной версией шунта. Аналогично поступают в электроустановках и распределителях с высоким напряжением, где общий ток потребителей довольно высок.

Что требуется?

Для изготовления шунта, кроме проволоки, проводов, диэлектрика и крепежа, потребуются следующие приборы.

Готовый миллиамперметр. Можно использовать и гальванометр – измерительную головку без внутренних шунтов, резисторов и так далее.
Лабораторный блок питания, выдающий требуемый ампераж. Можно воспользоваться и автомобильным аккумулятором, в цепь с которым последовательно включена, например, фара на 100/90 Вт на основе лампы накаливания. Если такой фары нет, можно подключить отрезок нихромовой электроспирали или мощный керамический резистор на десятки ватт. Ни в коем случае не подключайте шунт с прибором «накоротко», без нагрузки.
При работе с бытовой осветительной сетью – выпрямительный диодный мост (или одиночные высоковольтные диоды) и дополнительный защитный автомат на 16 А, плавкие предохранители на несколько ампер.

Напряжение подаётся только после правильной сборки цепи.

Как подобрать шунт для конкретного амперметра

При выборе шунта нужно руководствоваться следующими критериями:

Номинальный измеряемый ток шунта должен соответствовать требуемому пределу измерения
Сопротивление шунта рассчитывается исходя из внутреннего сопротивления амперметра
Класс точности шунта должен быть не ниже класса точности амперметра

Для примера рассмотрим задачу выбора шунта для амперметра модели М367 с внутренним сопротивлением 10 Ом и пределом измерения 1 А. Требуется увеличить диапазон измерения до 20 А. Рассчитаем необходимое сопротивление шунта Рш:

1 A : 19 A = 10 Ом : Рш

Рш = 10 Ом / 19 = 0,526 Ом

Таким образом, подходящим шунтом будет 75ШСМ 5А с номинальным сопротивлением 0,5 Ом. Для монтажа потребуются медные шины сечением 16×4 мм.

Далее рассмотрим пошаговый процесс изготовления собственного шунта для амперметра.

Как сделать шунт своими руками

Для изготовления собственного шунта можно использовать следующие материалы:

Полоса металла (латунь, медь)
Металлическая проволока (нихром, константан, манганин)
Канцелярская скрепка

Толщина и ширина заготовки подбирается исходя из требуемой величины сопротивления и максимального измеряемого тока. Чем больше сечение — тем больший ток может протекать через шунт.

Для регулировки величины сопротивления в полосе или проволоке можно делать прорези или изменять длину заготовки. При использовании пружины шунт настраивается поворотом вокруг оси или перемещением точки контакта.

Выбор места подключения резистивного шунта

В реальных электронных цепях следует учитывать место токового шунта относительно GND:

В большинстве случаев токовый шунт подключают согласно схеме A — со стороны GND (Low-Side Measurements):

В этом случае токовый датчик и измерительное устройство используют общую землю, поэтому шунт располагают как можно ближе к GND.

Это нужно для снижения уровня сквозного (выравнивающего или синфазного) напряжения (Common Mode Voltage или Ground Loop):

Возникновение выравнивающего (сквозного) тока () при использовании общей земли на шунте и измерительном приборе (осциллографе):

Слишком большой ток утечки по проводам общей массы может исказить результаты измерения и даже вывести из строя чувствительный измерительный прибор.

Если шунт располагают с незаземленной стороны (High-Side Measurements), следует принимать меры для защиты измерительного устройства: надежно изолировать сигнальные провода от GND, либо использовать делитель напряжения и/или буферный усилитель:

Еще одним вариантом включения резистивного токового датчика является вариант in-line:

При таком подключении ОУ реагирует на сигнал ШИМ, кроме того на него негативно действует синфазная помеха.

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.

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: Сила тока в цепи равна сумме сил токов в ветвях: а их проводимости складываются: или

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 подбирается таким образом, чтобы сила тока, проходящего через амперметр, не превышала максимально допустимого значения (рис. 110).

Сила тока в неразветвленной части цепи

где — сила тока, проходящего через шунт.

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

Из этого соотношения находим

Подставив выражение для силы тока в соотношение для силы тока в цени,
получим

Если необходимо измерить силу тока, в n раз большую, чем та, на которую рассчитан амперметр, т. е. то к амперметру необходимо присоединить шунт сопротивлением

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 было намного меньше сопротивления амперметра (Напомним, что сопротивление амперметра мало, так как его подключение не должно существенным образом влиять на значение силы тока в цепи.)

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

Тогда измеряемое напряжение U на участке цепи будет:

где — максимальное напряжение, на которое рассчитан данный вольтметр, — падение напряжения на добавочном сопротивлении

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

С учетом закона Ома для однородного участка цепи

где — сопротивление вольтметра. Откуда находим, что

Если необходимо измерить напряжение, в n раз большее, чем напряжение, на которое рассчитан данный вольтметр, т. е. , то к нему надо присоединить добавочное сопротивление

Подчеркнем, что так же, как и при шунтировании амперметра, цена деления вольтметра при подключении добавочного сопротивления позволяющего измерять в n раз большее напряжение, увеличится в n раз. Для значительного расширения диапазона измерения вольтметра необходимо, чтобы

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.

Что такое шунт, или дренаж крови

В главе о нормальном кровообращении и строении сердца мы говорили о том, что сердце – это четырехкамерный насос, который перекачивает кровь по двум контурам: большому и малому. Эти контуры связаны друг с другом только на уровне капилляров – на периферии и в легких (в большом круге кровь в капиллярах отдает кислород и получает углекислый газ, в легких происходит обратный процесс – отдача углекислого газа и насыщение крови кислородом).

В остальное время связь между кругами отсутствует. Однако, если такое сообщение все же происходит, кровь из системы с более высоким давлением естественным образом частично отводится в систему с более низким давлением. Такая связь между контурами называется – слово, означающее обход основного канала потока, используется не только в медицине, но и в технике.

Шунты, или соединения между контурами кровообращения, могут возникать в организме как внутри, так и вне полостей сердца. Они существуют изначально у нормально развивающегося плода внутриутробно и выполняют важную функцию: поскольку легкие растущего плода внутриутробно не функционируют, кровь должна обходить этот малый круг. Это так называемые физиологические обходные путиКровоток прекращается сразу или вскоре после рождения и первого вдоха ребенка. Но жидкость, как и газ, как и электрический ток, находясь в постоянно движущемся потоке, всегда, по крайней мере частично, будет течь там, где меньше сопротивление. В жидкости это относится к той части потока, которая является ближе к шунту.. Это разряжает. В кругах кровообращения – это сброс крови в замкнутой системе из двух кругов.

Цитируется по Г.Е. Фальковскому, С.М. Крупянко. Сердце ребенка. Книга для родителей о врожденных пороках сердца

КАБГ не устраняет причину ишемии, оно дает вам время жить нормальной жизнью без боли, одышки и аритмии. Однако без серьезных изменений в образе жизни это качественное улучшение продлится недолго. Это напрямую коррелирует с соблюдение рекомендаций врача, отказ от вредных привычек, здоровое питание. Венозная фистула на ноге длится в среднем 10 лет, фистула на предплечье – пять. При нарушении правил здорового образа жизни продолжительность жизни составляет всего один год.

Стоимость

С 2018 года операция по шунтированию коронарных артерий входит в программу государственных гарантий, то есть выполняется в рамках обязательного медицинского страхования. Необходимым условием является первичное направление от местного врача. Операция проводится во всех государственных медицинских организациях на соответствующем уровне. Если нет регионального АКБ, используется направление в федеральные медицинские центры.

Если пациент желает пройти операцию по шунтированию коронарной артерии в конкретной частной клинике или за рубежом, он не будет иметь права на компенсацию за эту процедуру. Средняя стоимость операции составляет 120 000 рублей в Москве, 85 000 рублей в Санкт-Петербурге и 32 500 рублей в Казани.

Мы хотели бы еще раз подчеркнуть, что операция шунтирования проводится на открытом сердце, что требует специализированного оборудования, высококвалифицированных врачей и специализированной больницы.

Измерительный инструмент – это инструмент для измерения. Что такое измерительный инструмент? .
Расчет сопротивления шунта амперметра .
Пример проблемы с шунтирующим сопротивлением .
54 Каким должно быть сопротивление вольтметра и амперметра? .
Подключение китайского амперметра-вольтметра .
Токовая петля .
Прибор для измерения напряжения в электрической цепи .