Como funciona um shunt?
Um shunt é um resistor de baixa ohm que pode ser usado para medir a corrente. Os shunts são sempre utilizados quando a corrente medida excede a faixa do dispositivo de medição. O shunt é então conectado em paralelo ao dispositivo de medição. Toda a corrente flui através do shunt e gera uma queda de tensão, que é então medida. Usando a lei de Ohm e a resistência conhecida, esta medição pode então ser usada para calcular a corrente (I = V/R). Para manter a perda de energia – e assim a geração de calor – a um mínimo, as derivações devem ter um valor de resistência muito baixo, mensurável em miliohms.
Shunts são basicamente adequados para qualquer tipo de medição de corrente – seja com uma corrente contínua ou alternada.
Vantagens das shunts para medição de corrente:
- Faults podem ser rapidamente detectados e eliminados, tornando as shunts particularmente interessantes para aplicações relacionadas com a segurança onde as falhas precisam de ser detectadas.
- Tambem fornecem resultados de medição precisos permitindo, por exemplo, que as unidades sejam controladas eficientemente ou que sistemas de gerenciamento de bateria sejam monitorados.
- Shunts oferecem uma excelente relação custo-benefício.
Que shunts existem e quais são adequados para medição de corrente?
Shunts estão disponíveis como filme de metal e versões em metal completo.
Vantagens e desvantagens das resistências de película metálica:
Pro: São visivelmente mais baratos:
Contra: O seu coeficiente de temperatura é inferior ao das shunts de metal
Contra: As medições de corrente são ligeiramente distorcidas pela natureza da construção, razão pela qual são apenas uma opção quando a indução não é um factor. Com resistências de filme metálico (shunts), uma pasta é aplicada a um substrato cerâmico e ajustada ao valor desejado usando o corte a laser. Isto cria uma estrutura não homogênea que causa indutância em série, além da indutância parasitária existente. Como resultado, a lei de Ohm na sua forma básica não se aplica mais, o que distorce o resultado da medição atual. Neste caso, a fórmula para a queda de tensão no shunt é: U = I x R – L(di/dt).
Vantagens e desvantagens de shunts de metal completo:
Contra: São mais caros que os shunts de filme metálico.
Pro: Fornecem medidas consistentes e não distorcidas. Como as shunts de metal são feitas de um elemento de resistência homogêneo, não há indutância adicional, tornando-as ideais para aplicações de alta precisão como engenharia médica ou equipamentos de medição de precisão.
Pro: Eles oferecem alta precisão de medição e resistência ao choque térmico.
Pro: Podem ser operados a uma potência de até 7W a temperaturas máximas de 275°C.
Pro: Estão disponíveis em várias formas de design, incluindo formas que são muito maiores que resistências de chips padrão, com TCs bem abaixo de 100ppm/K e valores de resistência tão baixos que podem ser mensuráveis em miliohms de um dígito.
Que valor de resistência é ideal para a medição de corrente?
O valor de resistência ideal para shunts de metal completo pode ser determinado com relativa facilidade: A tensão de medição mais baixa que ainda alcança resultados suficientemente precisos é dividida pelo valor de corrente mais baixo da gama de medição.
Shunts de quatro fios
Uma variante do shunt de metal completo é o shunt de quatro fios, em que a corrente flui através de dois dos terminais enquanto a tensão é medida nos outros dois. A queda de tensão nas resistências pode ser determinada usando os terminais internos Kelvin, permitindo a eliminação dos erros de medição resultantes.
Os shunts de quatro fios são usados em dois cenários:
1. Onde a linha e a resistência de contato são relativamente altas e, em relação à resistência medida, não são insignificantes.
2. Onde o valor da resistência é inferior a 10mR, pois os valores de resistência dos condutores também são mensuráveis em miliohms e devem, portanto, ser incorporados.
Há uma tendência para tamanhos menores com níveis de potência mais elevados; versões personalizadas em termos de geometria terminal e forma de derivação são também cada vez mais procuradas. Se estas são preferíveis em relação às shunts padrão depende da aplicação.
Tip: Realizar testes para ver qual shunt melhor se adapta à aplicação! Como as resistências de shunt são relativamente caras em comparação com outras tecnologias de resistência, elas já estão disponíveis em lotes pequenos e amostras de teste.
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