Come funziona uno shunt?
Una derivazione è una resistenza a basso ohm che può essere usata per misurare la corrente. Gli shunt vengono sempre impiegati quando la corrente misurata supera la gamma del dispositivo di misurazione. Lo shunt viene quindi collegato in parallelo al dispositivo di misurazione. L’intera corrente scorre attraverso lo shunt e genera una caduta di tensione, che viene poi misurata. Utilizzando la legge di Ohm e la resistenza nota, questa misura può essere utilizzata per calcolare la corrente (I = V/R). Per mantenere la perdita di potenza – e quindi la generazione di calore – al minimo, gli shunt devono avere un valore di resistenza molto basso, misurabile in milliohm.
Gli shunt sono fondamentalmente adatti a qualsiasi tipo di misurazione della corrente – sia con una corrente continua che alternata.
Svantaggi degli shunt per la misurazione della corrente:
- I guasti possono essere rilevati ed eliminati rapidamente, rendendo gli shunt particolarmente interessanti per le applicazioni di sicurezza in cui è necessario rilevare i guasti.
- Forniscono anche risultati di misurazione precisi che consentono, ad esempio, di controllare in modo efficiente gli azionamenti o di monitorare i sistemi di gestione delle batterie.
- Gli shunt offrono un eccellente rapporto qualità-prezzo.
Quali shunt esistono e quali sono adatti alla misurazione della corrente?
Gli shunt sono disponibili nelle versioni a film metallico e in metallo pieno.
Svantaggi e svantaggi delle resistenze a film metallico:
Pro: Sono notevolmente più economici
Contra: Il loro coefficiente di temperatura è inferiore a quello degli shunt interamente in metallo
Contra: Le misure di corrente sono leggermente distorte dalla natura della costruzione, ed è per questo che sono un’opzione solo quando l’induzione non è un fattore. Con le resistenze a film metallico (shunt), una pasta viene applicata a un substrato ceramico e regolata al valore desiderato utilizzando la rifilatura laser. Questo crea una struttura non omogenea che causa un’induttanza seriale in aggiunta all’induttanza parassita esistente. Come risultato, la legge di Ohm nella sua forma base non si applica più, il che distorce il risultato della misurazione della corrente. La formula per la caduta di tensione allo shunt in questo caso è: U = I x R – L(di/dt).
Svantaggi e svantaggi degli shunt interamente in metallo:
Contra: Sono più costosi degli shunt a pellicola metallica.
Pro: Forniscono misurazioni coerenti e senza distorsioni. Poiché gli shunt in metallo pieno sono costituiti da un elemento resistivo omogeneo, non c’è induttanza aggiuntiva, il che li rende ideali per applicazioni di alta precisione come l’ingegneria medica o le apparecchiature di misurazione di precisione.
Pro: Offrono alta precisione di misurazione e resistenza agli shock termici.
Pro: Possono funzionare con una potenza fino a 7W a temperature massime di 275°C.
Pro: Sono disponibili in varie forme di design, comprese forme che sono molto più grandi dei resistori a chip standard, con TC di molto inferiori a 100ppm/K e valori di resistenza così bassi da essere misurabili in milliohm a una cifra.
Quale valore di resistenza è ideale per la misurazione della corrente?
Il valore di resistenza ideale per gli shunt di metallo pieno può essere determinato con relativa facilità: La tensione di misura più bassa che raggiunge ancora risultati sufficientemente accurati viene divisa per il valore di corrente più basso del campo di misura.
Shunt a quattro fili
Una variante dello shunt full-metal è lo shunt a quattro fili, in cui la corrente scorre attraverso due dei terminali mentre la tensione viene misurata sugli altri due. La caduta di tensione sui resistori può essere determinata usando i terminali Kelvin interni, permettendo di eliminare gli errori di misurazione risultanti.
Gli shunt a quattro fili sono usati in due scenari:
1. Quando la resistenza di linea e di contatto sono relativamente alte e, relativamente alla resistenza misurata, non sono trascurabili.
2. Dove il valore di resistenza è inferiore a 10mR, poiché i valori di resistenza dei conduttori sono anche misurabili in milliohm e devono quindi essere incorporati.
C’è una tendenza verso dimensioni più piccole con livelli di potenza più elevati; anche le versioni personalizzate in termini di geometria dei terminali e forma dello shunt sono sempre più richieste. Se queste siano preferibili agli shunt standard dipende dall’applicazione.
Suggerimento: Fate delle prove per vedere quale shunt si adatta meglio all’applicazione! Poiché i resistori shunt sono relativamente costosi rispetto ad altre tecnologie di resistori, sono già disponibili in piccoli lotti e campioni di prova.
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