Расчет шунта для амперметра.
При изготовлении устройств силовой электроники часто приходится измерять постоянные и переменные токи, нередко достаточно большой величины. Напомню, амперметр включается последовательно с нагрузкой, и измеряемый ток (постоянный или переменный — определяется типом амперметра) протекает через него (рис.1 а). Прямое измерение (с достаточной точностью) обычно ограничено величиной 5 А (амперметры класса точности не более 1,0, т.е. дающие погрешность измерения 1%).
Для измерения больших токов параллельно амперметру включают шунт RS1 (рис.1б) — резистор с калиброванным сопротивлением.
По сути, шунт — это делитель: большая часть тока проходит через него, а в амперметр ответвляется незначительный ток,
не превышающий максимально допустимый. Коэффициент деления шунта N определяется выражением:
N= I/Ip = RRS+Rp,
где I — измеряемый ток;
Iр — ток, протекающий через измерительный амперметр;
RRS — сопротивление шунта;
Rр — внутреннее сопротивление амперметра.
Если необходимо расширить предел измерения амперметра в N раз, т.е. чтобы Iр был в N раз меньше измеряемого class="new3">I, то RRS должно быть равнo:
RRS = Rp/(N-1). (1)
Обычно шунты изготавливаются из манганина — сплава с малым изменением сопротивления от температуры.
Шунты делают взаимозаменяемыми (рис.2), рассчитанными на определенные токи и имеющими при максимальных значениях тока установленные
падения напряжения.
ГОСТ определяет ряд номинальных падений напряжения на шунтах: 10; 15; 30; 50; 60; 75; 300 мВ. По точности шунты разделяются на классы:
0,05; 0,1; 0,2; 0,5 (число обозначает допустимое отклонение сопротивления от номинала в процентах).
Для изготовления шунта можно использовать металл или сплав с большим удельным сопротивлением, которые приведены в таблице.
Главное, не задавать слишком большой ток, чтобы шунт не нагревался. Диаметр провода d, обеспечивающего
протекание необходимого измеряемого I при установленной его плотности j, определяется по
формуле:
d = √(1,27·I/j) (2)
Для расчета шунта возьмем допустимую j = 2 А/мм 2. Тогда формула (2) упрощается:
d = 0,8·√I (мм).
Зная удельное сопротивление материала ρ и диаметр провода d в мм, нетрудно определить
сопротивление шунта R из выражения:
R = 1,27·ρ·l/d2, (3)
где: l — длина провода, м.
Преобразовав (3), получим формулу для расчета длины провода:
l = 0,78·R·d2/ρ. (4)
Конечно, учесть все погрешности невозможно, поэтому изготовленный шунт требует подгонки. Его длину нужно взять немного больше
расчетной. Концы лучше всего запрессовать в клеммные наконечники.
Применять винтовые соединения нежелательно из-за их нестабильности. Еще менее желательно использование пайки, т.к. в месте соединения
образуется термоэпектрическая пара.
Шунт подсоединяется к амперметру с которым будет использоваться, который включается в цепь последовательно с контрольным (эталонным) амперметром.
Осторожно подпиливая шунт, доводят его сопротивление до требуемого.
При подключении в схему провода измеряемой цепи (силовые) должны идти к шунту, а от шунта к амперметру подводятся отдельные (тонкие)
провода. В промышленных шунтах для этого специально предусмотрены две пары резьбовых отверстий под винтовые контакты.
И.Семенов
Радиомир 2007/11
| << Предыдущая | Cледующая >> |