Шунт — Описание, предназначение, принцип работы.

Что такое шунт

В электронике и электротехнике часто можно услышать слово «шунт», «шунтирование», «прошунтировать». Слово «шунт» к нам пришло с буржуйского языка: shunt —  в дословном переводе «ответвление», «перевод на запасной путь». Следовательно, шунт в электронике — это что-то такое, что «примыкает» к электрической цепи и «переводит» электрический ток по другому направлению. Ну вот, уже легче).

По сути дела шунт представляет из себя простой резист ор который имеет маленькое сопротивление, проще говоря, низкоомный резистор. И как бы это ни странно звучало: шунт является простейшим преобразователем силы тока в напряжение. Но как это возможно? Да оказывается все просто!

Как работает шунт

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

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:

где

U — напряжение

I — сила тока

R — сопротивление

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 

получаем формулу:

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.

[quads id=1]

Работа шунта на практическом примере

В гостях у нас самый что ни на есть обыкновенный промышленный шунт для амперметра:

Сзади можно прочитать его маркировку:

Как же прочитать характеристику такой маркировки? Здесь все просто! Это означает, что если протекающая сила тока через шунт будет 20 Ампер, то падение напряжения на шунте будет 75 милливольт.

0,5  — это класс точности. То есть сколько мы замерили — это значение будет с погрешностью 0.5% от измеряемой величины. То есть допустим, мы замеряли падение напряжения 50 милливольт. Погрешность измерения составит 50 плюс-минус 0,25. Такой точности вполне хватит для промышленных и радиоэлектронных нужд ;-).

Итак, у нас имеется  простая автомобильная лампочка накаливания на 12 Вольт:

Выставляем на  Блоке питания напряжение в 12 Вольт, и цепляем нашу лампочку. Лампочка зажигается и мы сразу же видим, какую силу тока она потребляет, благодаря встроенному амперметру в блоке питания. Кушает наша лампа 1,7 Ампер.

Предположим, у нас нету встроенного амперметра в блоке питания, но нам надо знать, какая все-таки сила тока проходит через лампочку. Для этого собираем простенькую схемку:

И замеряем падение напряжения на самом шунте. Получилось 6,3 милливольта.

Так как мы знаем, что при 20 Амперах напряжение на шунте будет 75 милливольт, то какая сила тока будет проходить через шунт, если падение напряжения на нем составит 6,3 милливольта? Вспоминаем училку по математике Марьиванну и решаем простенькую пропорцию за 5-ый класс 😉

Вспоминаем, что показывал наш блок питания?

Погрешность в 0,02 Ампера! Думаю, это можно списать на погрешность приборов).

Так как радиолюбители в основном используют малое напряжение и силу тока в своих электронных безделушках, то можно применить этот принцип и в своих разработках. Для этого достаточно будет взять низкоомный резистор и использовать его как датчик силы тока). Как говорится » голь на выдумку хитра» 😉

Что такое шунт в электронике и видео про это:

Где купить шунт

Почти такой же шунт, как у меня в статье, можно заказать на Али по этой ссылке:

Описание параметра «Тип датчика(ов) тока»

Выбор типа первичных преобразователей (датчиков) тока влияет на основные характеристики счетчиков электроэнергии.

Наиболее простыми датчиками тока являются токовые шунты.
Токовый шунт включают в разрыв фазного провода.
Наряду с преимуществами — такими как невысокая стоимость и безразличие к постоянной составляющей тока в измеряемой цепи, шунт обладает серьезными недостатками:

1. Выбор токового шунта требует компромисса, т.к. с одной стороны необходимо получить достаточное для измерения напряжение, т.е. сопротивление шунта должно быть достаточно высоким, а с другой стороны — сопротивление шунта должно быть минимально возможным, для того чтобы исключить внешнее несанкционированное шунтирование (хищение эл.энергии) и влияние на измеряемую цепь.
2. Паразитный нагрев шунта за счет выделяемой на нем мощности. В условиях затрудненного охлаждения это вызывает серьезный нагрев шунта и изменение его сопротивления, что сказывается на точности замеров, не говоря о том, что растет потребление энергии всем счетчиком в целом.
3. Измерительная схема находится под высоким напряжением, что затрудняет экранирование и требует повышенных мер по защите от поражения эл. током.
4. Влияние шумов и импульсных помех на измерительную схему весьма критично, поэтому требуется применение специальных заградительных фильтров, которые вносят фазовые искажения при замере.
5. Возрастание погрешности при воздействии высокочастотных сигналов за счет собственной индуктивности шунта

Трансформаторные датчики тока (ТТ) дороже резистивных, но обладают рядом существенных преимуществ:

1. Измерительные трансформаторы тока, по сравнению с шунтами, работают при значительно меньших падениях напряжения на входе и практически не потребляют.
2. Измерительные трансформаторы тока обеспечивают гальваническую развязку между обмотками, поэтому измерительная схема не находится под высоким потенциалом как при использовании шунта и ее можно легко экранировать.
3. Параметры трансформатора тока практически не изменяются во времени и не зависят от температуры.
4. Коэффициент трансформации легко выдерживается при производстве и остается всегда постоянным.
5. Трансформаторы тока прекрасно гасят импульсные помехи в измерительной цепи без применения дополнительных фильтров
6. Обеспечивают минимальный фазовый сдвиг между цепями измерения напряжения и тока, т.к. фильтрация измерительного сигнала производится за счет собственной индуктивности трансформатора.
7. Простота измерения 3-х фазных токовых сигналов за счет гальванической развязки токовых проводов и измерительной части.

В качестве датчиков тока (измерительных трансформаторов тока) обычно используются трансформаторные датчики двух типов:
1. Трансформатор нагруженный на прецизионный резистор — трансформатор тока. Обычно с магнитопроводом из аморфных или нанокристаллических сплавов. Выходное напряжение, снимаемое с резистора, пропорционально току первичной обмотки;
2. Дифференцирующий трансформатор di/dt, работающий в режиме ударного возбуждения. Обычно без магнитопровода (воздушный). Выходное напряжение трансформатора пропорционально скорости изменения тока первичной обмотки.
Применение трансформаторного датчика тока в счетчиках электроэнергии может сочетаться с применением резистивного датчика напряжения или трансформатора напряжения. Обычно применяют резистивный делитель как наиболее дешевый.

RS Компоненты | Промышленные, электронные продукты и решения

Компоненты РС | Промышленные, электронные продукты и решения

• Поддержка
• Откройте для себя
• для вдохновения
• Найдите местное отделение

Разделы нашей продукции:

• Аккумуляторы и зарядные устройства
• Соединители
• Дисплеи и оптоэлектроника
• Контроль электростатического разряда, чистые помещения и прототипирование печатных плат
• Пассивные компоненты
• Блоки питания и трансформаторы
• Raspberry Pi, Arduino и средства разработки
• Полупроводники

• Механизм автоматизации и управления
• Кабели и провода
• Корпуса и серверные стойки
• Предохранители и автоматические выключатели
• HVAC, вентиляторы и управление температурным режимом
• Освещение
• Реле и формирование сигналов
• Переключатели

• Доступ, хранение и обработка материалов
• Клеи, герметики и ленты
• Подшипники и уплотнения
• Инженерные материалы и промышленное оборудование
• Застежки и крепления
• Ручной инструмент
• Механическая передача энергии
• Сантехника и трубопровод
• Пневматика и гидравлика
• Электроинструменты, Пайка и сварка

• Компьютеры и периферия
• Уборка и техническое обслуживание помещений
• Офисные принадлежности
• Средства индивидуальной защиты и рабочая одежда
• Безопасность и скобяные изделия
• Безопасность сайта
• Испытания и измерения

Для чего используется шунт в электрических системах?

Шунт, или шунтирующий резистор, является неотъемлемой частью многих электрических систем, особенно тех, которые оснащены мониторами батарей. Они позволяют точно измерять электрический ток в режиме реального времени, позволяя вашей системе мониторинга выполнять свою работу. Но как именно работает шунт? И почему так важно измерять электрический ток? В этой статье мы ответим на эти и другие вопросы, подробно изучив все, что вам нужно знать об электрических шунтах. Давайте углубимся. 

Содержание

• Что такое шунт в электрической системе?
• Для каких целей используются шунты?
• Что означает шунтировать провода?
• Почему важно измерять ток через шунт?
• Как шунт взаимодействует с монитором батареи?
• Где монтировать электрический шунт?
  • Должен ли шунт располагаться рядом с батарейным блоком?
• Электрический шунт какого размера мне нужен?
• Шунт нагревается?
• Шунты — сердце мониторов батарей

Что такое шунт в электрической системе?

Термин «шунт» относится к различным приложениям в электрических системах, но обычно относится к устройству, пропускающему электрический ток вокруг другого устройства. Чаще всего шунты измеряют электрический ток (измеряется в амперах) как переменный, так и постоянный. Обычно они представляют собой амперметр, который измеряет падение напряжения на резисторе с низким импедансом.

В оставшейся части этой статьи мы сосредоточимся на шунтах, используемых в аккумуляторных системах для целей мониторинга. В аккумуляторных системах шунты обычно встраиваются в отрицательную сторону клеммы аккумулятора, чтобы монитор батареи точно отображал ток, поступающий от ваших аккумуляторов.

Для каких целей используются шунты?

Шунты в основном контролируют энергию, вытекающую из батареи. Однако они могут служить многим целям, когда речь идет об измерении электрического тока. Для большинства мониторов батареи требуется шунт на отрицательной стороне клеммы батареи. Затем он измеряет в реальном времени напряжение системы и потребляемый ток. Это позволяет монитору рассчитывать заряд, оставшуюся энергию и потребление электроэнергии для точного отображения информации.

→ Ознакомьтесь с нашим выбором рекомендуемых мониторов батарей .

Что означает шунтировать провода?

Когда мы говорим о «шунтировании» проводов, мы обычно имеем в виду размещение устройства на пути прохождения электрического тока. Это создает туннель с низким сопротивлением, чтобы позволить току течь в другую точку. Это часто используемый термин электриками и инженерами-электриками для описания определенного стиля проводки.

Много раз шунтированные провода затем используются в качестве измерительного устройства, зная сопротивление шунта. Измерительный прибор может определить падение напряжения на шунте и рассчитать ток. Поэтому их называют «шунтирующими резисторами». На самом деле слово «шунтировать» означает «отводить» или «отклонять в сторону».

Это внутреннее устройство интеллектуального шунта Victron Lynx. Можно сказать, что предохранитель и датчики шунтируют провода от входа слева к выходу справа.

Почему важно измерять ток через шунт?

Шунты чрезвычайно полезны, поскольку позволяют измерять ток в режиме реального времени. Это делает их особенно важными, когда речь идет о мониторах батарей. В конце концов, вам нужно знать, достигает ли ваша батарея определенного разряда, когда это происходит, а не после того, как ваша батарея стала слишком низкой. В этом разница между монитором на основе напряжения и монитором на основе шунта. Шунты обеспечивают гораздо более высокую степень точности.

Это электрическая система клиента, в которой используется шунт для определения емкости аккумулятора в автономном режиме. Он определяет ток (39,9 А) и напряжение через шунт батареи. Отсюда он может рассчитать потребление батареи. С нашими литиевыми батареями шунты могут быть намного точнее, чем свинцово-кислотные, из-за эффекта Пейкерта.

Как шунт взаимодействует с монитором батареи?

Многие шунты могут подключаться к вспомогательному экрану монитора батареи с помощью небольшого провода. Однако технологические достижения позволили многим производителям мониторов батарей создавать системы, которые обмениваются данными друг с другом через Bluetooth.

Например, Victron Energy продает продукт под названием «SmartShunt». Он подключается к вашим батареям, а затем отправляет информацию через Bluetooth на ваш смартфон или планшет. Таким образом, вместо вспомогательного экрана вы можете получить доступ ко всей информации о мониторе батареи через приложение на своем устройстве.

Это пример Victron SmartShunt.

Где вы устанавливаете электрический шунт?

Как мы упоминали ранее, большинство шунтов располагаются на отрицательном выводе рядом с батареями. Это связано с тем, что шунт должен регистрировать все токи, входящие и выходящие из батарей, прежде чем он ответвится на другие цепи. Это позволяет шунту точно измерять емкость батареи. По сути, любой электрический ток, который вы хотите измерить, должен проходить через шунт, чтобы монитор батареи мог его правильно считать.

Должен ли шунт располагаться рядом с блоком батарей?

При использовании шунта для измерения емкости аккумулятора лучше всего находиться рядом с аккумулятором. Это связано с тем, что он должен иметь точный датчик напряжения батареи и включать всю мощность в батареи и из них. Ничто не может быть подключено к батареям непосредственно рядом с шунтом на отрицательном выводе, иначе измерение будет выполнено неправильно.

Другое использование шунта не обязательно должно быть установлено рядом с батарейным блоком. На самом деле, он может располагаться в любом месте, где вам нужно измерить электрический ток. Примеры распространенных мест, где люди размещают шунты, включают генераторы переменного тока в транспортных средствах, солнечные панели, ветряные турбины и т. Д. Все дело в том, чтобы рассчитать ток, вытекающий из определенной электрической системы.

Электрический шунт какого размера мне нужен?

При согласовании монитора батареи с шунтом правильного размера важно учитывать их номинальные токи и калибровку напряжения. По сути, эти номиналы должны совпадать друг с другом, чтобы оба могли выдерживать и точно измерять протекающие через них токи. Например, для монитора на 50 А/50 мВ требуется шунт на 50 А, тогда как для монитора на 200 А/50 мВ требуется шунт на 200 А.

Если размер вашего шунта меньше, это может быть опасно, так как шунт может нагреться или даже расплавиться. Вот почему важна правильная установка предохранителя, чтобы вы не могли перегрузить шунт.

Шунт нагревается?

Шунт при полной нагрузке может немного нагреться, но не более того. Таким образом, вам не нужно беспокоиться о том, что он станет настолько горячим, что повредит окружающие провода. Если вы решите закрыть его, вы должны убедиться, что вокруг него достаточно места для некоторого потока воздуха. Тем не менее, он, вероятно, останется той же температуры, что и провода вокруг него.

Малогабаритный шунт, пропускающий больший ток, чем он рассчитан, может нагреться или даже расплавиться в худшем случае. Убедитесь, что вы всегда предохраняете батарею с более низким номиналом, чем номинал шунта, чтобы предотвратить это.

Шунты — основа мониторов батарей

Шунты позволяют нам точно измерять электрический ток, протекающий по проводу в любой момент времени. Поскольку они измеряют фактический ток энергии (а не только вольты, которые могут варьироваться в зависимости от других факторов, таких как тепло), они являются важным компонентом монитора батареи.

Точно так же мониторы батарей практически бесполезны без надлежащего шунта. А без монитора батареи вы не могли бы оценить состояние заряда ваших батарей, напряжение батареи, температуру батареи и текущее энергопотребление. Короче говоря, они дают нам полный контроль над нашими электрическими системами, чтобы мы могли максимально эффективно использовать наши батареи!

У вас есть вопросы об электрических шунтах? Оставьте их в комментариях ниже!

Хотите узнать больше об электрических системах и литиевых батареях?

Мы знаем, что строительство или модернизация электрической системы может быть сложной задачей, поэтому мы здесь, чтобы помочь. Наш отдел продаж и обслуживания клиентов из Рено, штат Невада, готов ответить на ваши вопросы по телефону (855) 292-2831!

Кроме того, присоединяйтесь к нам на Facebook, Instagram и YouTube, чтобы узнать больше о том, как системы с литиевыми батареями могут обеспечить ваш образ жизни, увидеть, как другие построили свои системы, и обрести уверенность, чтобы выйти и остаться там.