Hvordan virker en shunt?
En shunt er en modstand med lav ohm, som kan bruges til at måle strømmen. Shunts anvendes altid, når den målte strøm overskrider måleapparatets område. Shunten tilsluttes så parallelt til måleapparatet. Hele strømmen løber gennem shunten og genererer et spændingsfald, som derefter måles. Ved hjælp af Ohm’s lov og den kendte modstand kan denne måling derefter anvendes til at beregne strømmen (I = V/R). For at holde strømtabet – og dermed varmeudviklingen – på et minimum skal shunten have en meget lav modstandsværdi, der kan måles i milliohm.
Shunts er grundlæggende velegnede til enhver form for strømmåling – uanset om det er med jævn- eller vekselstrøm.
Fordele ved shunts til strømmåling:
- Fejl kan hurtigt opdages og elimineres, hvilket gør shunten særlig interessant til sikkerhedsrelaterede applikationer, hvor fejl skal opdages.
- De giver også præcise måleresultater, der gør det muligt f.eks. at styre drev effektivt eller overvåge batteristyringssystemer.
- Shunts giver fremragende værdi for pengene.
Hvilke shunts findes der, og hvilke er egnede til strømmåling?
Shunts fås som metalfilm- og fuldmetalversioner.
Fordele og ulemper ved metalfilmmodstande:
Pro: De er mærkbart billigere
Contra: Deres temperaturkoefficient er ringere end fuldmetalshunts
Contra:: Deres temperaturkoefficient er ringere end fuldmetalshunts
Contra: De er derfor kun en mulighed, når induktion ikke er en faktor. Med metalfilmmodstande (shunts) påføres en pasta på et keramisk substrat og justeres til den ønskede værdi ved hjælp af lasertrimning. Dette skaber en ikke-homogen struktur, der forårsager en seriel induktans ud over den eksisterende parasitære induktans. Som følge heraf gælder Ohm’s lov i sin grundform ikke længere, hvilket forvrænger resultatet af strømmålingerne. Formlen for spændingsfaldet ved shunten er i dette tilfælde: U = I x R – L(di/dt).
For- og ulemper ved shunts af fuldmetal:
Contra: De er dyrere end metalfilm-shunts.
Pro: De giver konsistente, uforvrængede målinger. Da fuldmetalshunts er fremstillet af et homogent modstandselement, er der ingen ekstra induktans, hvilket gør dem ideelle til højpræcisionsanvendelser som f.eks. medicoteknik eller præcisionsmåleudstyr.
Pro: De tilbyder høj målepræcision og modstandsdygtighed over for varmechok.
Pro: De kan drives ved en effekt på op til 7 W ved maksimale temperaturer på 275 °C.
Pro: De fås i forskellige designformer, herunder former, der er meget større end standardchipmodstande, med TC’er på langt under 100 ppm/K og modstandsværdier så lave, at de kan måles i etcifrede milliohms.
Hvilken modstandsværdi er ideel til strømmåling?
Den ideelle modstandsværdi for shunts af fuldmetal kan relativt let bestemmes: Den laveste målespænding, der stadig opnår tilstrækkeligt nøjagtige resultater, divideres med den laveste strømværdi i måleområdet.
Fire-ledershunts
En variant af fuldmetalshunten er fire-ledershunten, hvor strømmen løber gennem to af terminalerne, mens spændingen måles ved de to andre. Spændingsfaldet ved modstandene kan bestemmes ved hjælp af de interne Kelvin-terminaler, hvilket gør det muligt at eliminere de resulterende målefejl.
Fire-wire-shunts anvendes i to scenarier:
1. Hvor lednings- og kontaktmodstanden er relativt høj og i forhold til den målte modstand ikke er ubetydelig.
2. Hvor modstandsværdien er mindre end 10mR, da ledernes modstandsværdier også kan måles i milliohms og derfor skal indarbejdes.
Der er en tendens til mindre størrelser med højere effektniveauer; tilpassede versioner med hensyn til terminalgeometri og shuntform er også i stigende grad efterspurgt. Om disse er at foretrække frem for standardshunterne afhænger af anvendelsen.
Tip: Udfør test for at se, hvilken shunt der passer bedst til applikationen! Da shuntmodstande er relativt dyre sammenlignet med andre modstandsteknologier, fås de allerede i små seriestørrelser og testprøver.
Find komponenter på www.rutronik24.com.