Шунт Для Амперметра

Шунт Для Амперметра

В предыдущей статье мы рассматривали детальный расчёт шунтирующего резистора. В ней же, для удобства, приводили онлайн калькулятор. В который можно внести исходные данные и нажав, всего одну кнопку мгновенно получить результат.

В этой статье мы расскажем, как экспериментальным методом (без расчёта) подобрать шунтирующий резистор. Какой применить материал, как конструктивно выполнить этот резистор.

Наглядным примером для этой публикации послужит стрелочный амперметр для тестового стенда генератора 80.3701. Измерительный прибор, для которого мы будем делать шунтирующий резистор, всё тот же амперметр М367 из предыдущей статьи, в которой мы рассматривали расчёт шунта.

Разобрав амперметр, внутри корпуса мы видим разделительный трансформатор и измерительную головку.

Для экспериментальных целей стоит применить упрощённый метод подбора и изготовления резистора. Он заключается в том, что здесь можно использовать практически любой материал. Например: металлическую полосу, канцелярскую скрепку, пружину и так далее… Но для этого нужно соблюсти ряд правил:
— материал должен быть токопроводящим. Это может быть: сталь, латунь, бронза или медь. Но правильно использовать константан или манганин, это cплавы с высоким электрическим сопротивлением. Вообще они делятся на три группы. Первая для магазинов сопротивлений, различных эталонов, добавочных сопротивлений, шунтов. Вторая: для сопротивлений и реостатов и третья: для электронагревательных приборов и печей (нихром);
— сечение выбранного проводника должно быть выбрано с запасом, чтобы проходящий через него ток его не перегревал, и уж тем более, не приводил к плавлению и перегоранию.

Разберём подробнее, как нам доводилось ранее изготавливать шунты. Итак, в основном мы использовали обычную сталь, и нам вполне этого было достаточно. Какие могут быть варианты:
— полоса жести от толстостенной банки, шириной до одного сантиметра (см. рис. ниже позиция «A»). Для компактности изгибали волной. Использовали для измерений до трёх — пяти ампер;
— канцелярская скрепка. Изогнув в виде буквы П, использовали в среднем до трёх ампер;
— полоса жести от листа металла толщиной до 0,7 миллиметра, ширина до одного сантиметра (см. рис. ниже позиция «Б»). В полосе дополнительно делали неглубокие пропилы, это необходимо чтобы попытаться более точно настроить шунт. Использовали для амперметра до десяти — двадцати ампер;
— пружина. Этот вариант мы подробно рассмотрим ниже. В зависимости от сечения материала пружины, токи могут варьировать от одного ампера до пятидесяти.

Точки «В» и «Г» это те места, куда после юстировки припаивается один из проводов от измерительной головки.

Для токов более пятидесяти ампер мы применяли уже заводские шунтирующие резисторы. Они представлены на фото ниже.

Эти шунты имеют маркировку.

Маркировка состоит из трёх параметров:
номинальный рабочий ток – 100А,
падение напряжение – 60мВ,
класс точности – 0,5.

Юстировка шунтирующего резистора выполняется путём стачивания части проводников (место указано стрелочками).

Нечто подобное мы выполняли, когда делали проточки в полосе. Полосу, как проводник, в заводских шунтах тоже применяют. Где-то есть такой резистор, найдём приведём как пример.

Про заводские шунты стоит сделать отдельную статью и в ней развёрнуто, с дополнительными примерами про них написать.

Из всех вышеперечисленных вариантов, самым удобным в плане настройки, нам показался вариант из пружины. Его мы использовали чаще всего. Если соорудить небольшую конструкцию, то процесс калибровки прибора будет похож на работу с потенциометром. Но для этого приходиться повозиться.

Рассмотрим конструкцию нашего шунтирующего резистора более подробно. Немного упрощённый чертёж 3Д модели представлен ниже. Упрощения касается резьб на болте и первой стойке.

В качестве шунтирующего резистора в рассматриваемом случае – пружина , она будет фиксироваться при помощи двух стоек и . Для этого в каждой стойке делаем отверстия по внешнему диаметру пружины. Концы пружины с обоих сторон аккуратно сгибаем в подобие кольца. Это будут контакты под винт. В одной из стоек, в верхней части, с торца сверлим отверстие и нарезаем в нём резьбу. В данное отверстие в последствии будет вкручен специальный винт . На этом винте делаем не большую проточку в виде конуса или «пиптика».

Этот «пиптик» будет контактировать с пружиной между витками. Другими словами, это будет токосъёмный болт. За счёт того, что он упирается между витков, вращая пружину можно с высокой точностью осуществлять калибровку амперметра, а по итогам работы его подтянуть, зафиксировав тем самым пружину.

Для полного понимания нашей идеи, наложим на конструкцию эквивалентную схему.

Конечно конструктивно шунт получается немного сложный в изготовлении, но всё это в дальнейшем окупается лёгкой и достаточно точной юстировкой прибора. После переделок прибора схема у нас получается следующая:

На этом работу с шунтирующем резистором можно считать завешенной.

Материал подготовлен в рамках работы над измерительными приборами для тестового стенда электрооборудования мотоциклов, перейдя по ссылке в главный раздел по стенду, там можно ознакомиться и другими не менее интересными публикациями.

Прямое продолжение данной темы: Как изменить предел измерения амперметра. Как переделать амперметр постоянного тока на переменный.

Амперметр не такой редкий прибор и часто они есть в старых зарядных устройствах и других приборах. Но пока не столкнёшься с амперметром не узнаешь что ему оказывается нужен шунт. Хотя конечно есть амперметры со встроенными шунтами, но там где постоянный ток шунты обычно внешние. В зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов шунты можно сказать что самодельные. Там шунт представляет из себя отрезок металлической проволоки диаметром около 2мм.
Когда вы вынимаете амперметр из прибора можно сразу вынуть и шунт, но если шунта нет то его можно сделать самостоятельно. Я делал шунты из медной проволоки, из металлической пластины и проволоки, из болта диаметром 6мм зажимая гайками контакты и все они нормально работали. Ниже на рисунке схема подключения амперметра с самодельным шунтом из медного провода.
>
Ничего сложного в изготовлении шунта из медного провода нет. Нужен отрезок подходящего провода сечением примерно 2.5кв, это для амперметра на 10-30А, если ток больше то сечение лучше потолще. Далее провод зачищается от изоляции, и к одному концу припаивается один провод от амперметра, а второй конец нужно перемещать по проводу пока показания амперметра не совпадают с показаниями второго подключенного амперметра. То-есть чтобы откалибровать показания нужен второй рабочий амперметр. Вот как выглядит мой самодельный шунт (ниже фото).
>
В общем ничего сложного в этом нет, самое быстрое это изготовление шунта из медного провода, но можно в принципе постараться и сделать шунт похожий на заводской, хотя зачем если этот шунт никто не увидит. Главно правильно откалибровать самодельный шунт, и для этого нужен рабочий второй амперметр, ну или взять обычный мультиметр включить на измерение постоянного тока.

Как работает шунт

Итак, имеем простой шунт. Кстати, на схемах он обозначается как резистор. И это неудивительно, потому что это и есть низкоомный резистор.

Условимся считать, что ток у нас постоянный и течет из пункта А в пункт Б. На своем пути он встречает шунт и почти беспрепятственно течет через него, так как сопротивление шунта очень маленькое. Не забываем, что электрический ток характеризуется такими параметрами, как Сила тока и Напряжение. Через шунт электрический ток протекает с какой-то силой ( I ), в зависимости от нагрузки цепи.

Помните Закон Ома для участка электрической цепи? Вот, собственно и он:

где

U – напряжение

I – сила тока

R – сопротивление

Сопротивление шунта у нас всегда постоянно и не меняется, попросту говоря «константа”. Падение напряжение на шунте мы можем узнать, замерив вольтметром как на рисунке:

Значит, исходя из формулы

получаем формулу:

и делаем простой до ужаса вывод: показания на вольтметре будут тем больше, чем бОльшая сила тока будет протекать через шунт.

Так что же это значит? А это значит, что мы спокойно можем рассчитать силу тока, протекающую по проводу АБ ;-). Все гениальное – просто! И самое замечательное знаете что? Нам даже не надо использовать амперметр ;-).

Вот такой принцип действия шунта. И чаще всего этот принцип используется как раз для того, чтобы расширить пределы измерения измерительных приборов.

Шунты измерительных приборов

Измерительный шунт — сопротивление, параллельно подключенное к зажимам измерительного амперметра (параллельно его внутреннему электрическому сопротивлению). Это позволяет прибору расширить измерительный диапазон по току при снижении его чувствительности и разрешающей способности.

Измерительные шунты производят из манганина. В зависимости от конструктивного исполнения бывают:

  • внутренними;
  • наружными (внешними).

Для определения небольших значений тока (не более 30 А) шунт чаще всего находится внутри корпуса прибора. В случае измерения внушительных значений тока во избежание чрезмерного нагрева корпуса шунт имеет наружную конфигурацию исполнения.

В портативных магнитоэлектрических устройствах, рассчитанных на силу тока не более 30 ампер, внутренние шунты рассчитаны на несколько граничных значений измеряемой величины.

Многопредельный шунт устроен в виде ряда резисторов, которые возможно коммутировать в соответствии с пределом измерения, рычажным тумблером либо путем перемещения провода с одной клемы на другую.

У внешних резисторов, как правило, присутствует калибровка, с расчётом на распространенные значения тока и напряжения. Такие шунтирующие сопротивления имеют ряд номинальных значений напряжения: 10, 15, 30, 50, 60, 75, 100, 150 и 300 мВ.

При использовании элементов шунтирования в измерениях величин переменного тока наблюдается добавочная погрешность, связанная с преобразованием частоты, поскольку сопротивления измерительного механизма и шунтирующего устройства находятся в различных зависимостях от частоты.

Шунтирующие звенья классифицируются согласно точности: 0,02, 0,05, 0,1, 0,2, и 0,5. Цифровые значения, отвечающие каждому классу, указывают на допустимую величину расхождения сопротивления с его номиналом, выраженную в процентах.

Эксплуатационные требования, выдвигаемые к элементам шунтирования: низкие потери напряжения в области шунта, во избежание перегрева оборудования; стабильное значение сопротивления, обеспечивающие точность измерения; стойкость к коррозии и к воздействиям окружающей среды.

Контроль величины постоянного тока имеет широкий диапазон применения, в том числе:

  • фотоэлектрическая промышленность,
  • источники электропитания общественного транспорта,
  • электрические генераторы и двигатели,
  • оборудование для сварочных работ,
  • инверторы,
  • и другие системы с наличием высоких значений постоянного тока.

Во многих промышленных отраслях применение шунтирующих резисторов зарекомендовало себя как надежный, точный и долговременный способ для беспрерывного измерения тока постоянной величины.

Работа шунта на практическом примере

В гостях у нас самый что ни на есть обыкновенный промышленный шунт для амперметра:

Сзади можно прочитать его маркировку:

Как же прочитать характеристику такой маркировки? Здесь все просто! Это означает, что если протекающая сила тока через шунт будет 20 Ампер, то падение напряжения на шунте будет 75 милливольт.

0,5 – это класс точности. То есть сколько мы замерили – это значение будет с погрешностью 0.5% от измеряемой величины. То есть допустим, мы замеряли падение напряжения 50 милливольт. Погрешность измерения составит 50 плюс-минус 0,25. Такой точности вполне хватит для промышленных и радиоэлектронных нужд ;-).

Итак, у нас имеется простая автомобильная лампочка накаливания на 12 Вольт:

Выставляем на Блоке питания напряжение в 12 Вольт, и цепляем нашу лампочку. Лампочка зажигается и мы сразу же видим, какую силу тока она потребляет, благодаря встроенному амперметру в блоке питания. Кушает наша лампа 1,7 Ампер.

Предположим, у нас нету встроенного амперметра в блоке питания, но нам надо знать, какая все-таки сила тока проходит через лампочку. Для этого собираем простенькую схемку:

И замеряем падение напряжения на самом шунте. Получилось 6,3 милливольта.

Так как мы знаем, что при 20 Амперах напряжение на шунте будет 75 милливольт, то какая сила тока будет проходить через шунт, если падение напряжения на нем составит 6,3 милливольта? Вспоминаем училку по математике Марьиванну и решаем простенькую пропорцию за 5-ый класс 😉

Вспоминаем, что показывал наш блок питания?

Погрешность в 0,02 Ампера! Думаю, это можно списать на погрешность приборов).

Так как радиолюбители в основном используют малое напряжение и силу тока в своих электронных безделушках, то можно применить этот принцип и в своих разработках. Для этого достаточно будет взять низкоомный резистор и использовать его как датчик силы тока). Как говорится ” голь на выдумку хитра” 😉

Где купить шунт

Почти такой же шунт, как у меня в статье, можно заказать на Али по этой ссылке:


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *