Comment fonctionne un shunt ?
Un shunt est une résistance de faible valeur ohmique qui peut être utilisée pour mesurer le courant. Les shunts sont toujours employés lorsque le courant mesuré dépasse la gamme de l’appareil de mesure. Le shunt est alors connecté en parallèle à l’appareil de mesure. La totalité du courant traverse le shunt et génère une chute de tension, qui est ensuite mesurée. En utilisant la loi d’Ohm et la résistance connue, cette mesure peut alors être utilisée pour calculer le courant (I = V/R). Pour que la perte de puissance – et donc la production de chaleur – soit minimale, les shunts doivent avoir une très faible valeur de résistance mesurable en milliohms.
Les shunts sont fondamentalement adaptés à tout type de mesure de courant – que ce soit avec un courant continu ou alternatif.
Avantages des shunts pour la mesure du courant :
- Les défauts peuvent être rapidement détectés et éliminés, ce qui rend les shunts particulièrement intéressants pour les applications liées à la sécurité où les défauts doivent être détectés.
- Ils fournissent également des résultats de mesure précis permettant, par exemple, de contrôler efficacement les entraînements ou de surveiller les systèmes de gestion des batteries.
- Les shunts offrent un excellent rapport qualité-prix.
Quels shunts existent et lesquels sont adaptés à la mesure du courant ?
Les shunts sont disponibles en version film métallique et entièrement métallique.
Avantages et inconvénients des résistances à film métallique :
Pro : Elles sont sensiblement moins chères
Contra : Leur coefficient de température est inférieur à celui des shunts entièrement métalliques
Contra : Les mesures de courant sont légèrement faussées par la nature de la construction, c’est pourquoi ils ne sont une option que lorsque l’induction n’est pas un facteur. Avec les résistances à film métallique (shunts), une pâte est appliquée sur un substrat en céramique et ajustée à la valeur souhaitée à l’aide d’un ajustage au laser. Cela crée une structure non homogène qui provoque une inductance en série en plus de l’inductance parasite existante. Par conséquent, la loi d’Ohm dans sa forme de base ne s’applique plus, ce qui fausse le résultat de la mesure du courant. La formule pour la chute de tension au niveau du shunt dans ce cas est la suivante : U = I x R – L(di/dt).
Avantages et inconvénients des shunts entièrement métalliques:
Contra : Ils sont plus chers que les shunts à film métallique.
Pro : Ils fournissent des mesures cohérentes et non déformées. Comme les shunts entièrement métalliques sont constitués d’un élément de résistance homogène, il n’y a pas d’inductance supplémentaire, ce qui les rend idéaux pour les applications de haute précision telles que l’ingénierie médicale ou les équipements de mesure de précision.
Pro : Ils offrent une grande précision de mesure et une résistance aux chocs thermiques.
Pro : Ils peuvent fonctionner à une puissance allant jusqu’à 7W à des températures maximales de 275°C.
Pro : Ils sont disponibles dans diverses formes de conception, y compris des formes beaucoup plus grandes que les résistances de puce standard, avec des CT bien inférieures à 100ppm/K et des valeurs de résistance si faibles qu’elles sont mesurables en milliohms à un chiffre.
Quelle valeur de résistance est idéale pour la mesure du courant ?
La valeur de résistance idéale pour les shunts entièrement métalliques peut être déterminée relativement facilement : La tension de mesure la plus faible qui permet encore d’obtenir des résultats suffisamment précis est divisée par la valeur de courant la plus faible de la plage de mesure.
Des shunts à quatre fils
Une variante du shunt à métal plein est le shunt à quatre fils, dans lequel le courant circule à travers deux des bornes tandis que la tension est mesurée aux deux autres. La chute de tension aux résistances peut être déterminée à l’aide des bornes Kelvin internes, ce qui permet d’éliminer les erreurs de mesure qui en résultent.
Les shunts à quatre fils sont utilisés dans deux scénarios :
1. Lorsque la résistance de ligne et la résistance de contact sont relativement élevées et, par rapport à la résistance mesurée, ne sont pas négligeables.
2. Lorsque la valeur de la résistance est inférieure à 10mR, car les valeurs de résistance des conducteurs sont également mesurables en milliohms et doivent donc être intégrées.
Il existe une tendance vers des tailles plus petites avec des niveaux de puissance plus élevés ; les versions personnalisées en termes de géométrie des bornes et de forme du shunt sont également de plus en plus recherchées. La question de savoir si celles-ci sont préférables aux shunts standard dépend de l’application.
Conseil : Effectuez des tests pour voir quel shunt convient le mieux à l’application ! Comme les résistances shunt sont relativement chères par rapport aux autres technologies de résistance, elles sont déjà disponibles en petites tailles de lots et en échantillons de test.
Trouvez des composants sur www.rutronik24.com.