Измерительные шунты

Шунт является простым измерительным преобразователем тока в напряжение.
Измерительный шунт представляет собой четырехзажимный резистор. Два входных зажима
шунта, к которым подводится ток
I, именуются токовыми, а два выходных зажима, с которых снимается напряжение U,
именуются возможными.

К возможным зажимам шунта обычно присоединяют измерительный механизм
измерительного прибора.

Измерительный шунт характеризуется номинальным значением входного тока
Iном и номинальным значением выходного напряжения
Uном. Их отношение
определяет номинальное сопротивление шунта:

Rш= Uном / Iном

Шунты используются для расширения пределов измерения измерительных устройств по току, при всем этом огромную часть измеряемого тока пропускают через шунт, а наименьшую — через измерительный механизм. Шунты имеют маленькое сопротивление и используются, приемущественно, в цепях неизменного тока с магнитоэлектрическими измерительными механизмами.

Рис. 1. Схема соединения измерительного механизма с шунтом

На рис. 1 приведена схема включения магнитоэлектрического механизма
измерительного прибора с шунтом Rш. Ток
Iи протекающий через измерительный механизм, связан с измеряемым током
I зависимостью

Iи = I (Rш
/ Rш + Rи),

где Rи — сопротивление измерительного механизма.

Если нужно, чтоб ток Iи был в
n раз меньше тока I, то сопротивление шунта должно быть:

Rш = Rи
/ (n — 1),

где n = I / Iи  — коэффициент шунтирования.

Шунты изготовляют из манганина. Если шунт рассчитан на маленький ток (до 30 А), то его обычно встраивают в корпус прибора (внутренние шунты). Для измерения огромных токов употребляют приборы с внешними шунтами В данном случае мощность, рассеиваемая в шунте, не нагревает прибор.

На рис. 2 показан внешний шунт на 2000 А Он имеет мощные
наконечники из меди, которые служат для отвода тепла от манганиновых пластинок,
впаянных меж ними. Зажимы шунта А и Б — токовые.

Рис 2 Внешний шунт

Измерительный механизм присоединяют к возможным зажимам В и Г, меж которыми и заключено сопротивление шунта. При таком включении измерительного механизма устраняются погрешности от контактных сопротивлений.

Внешние шунты обычно производятся калиброванными, т е. рассчитываются на определенные токи и падения напряжения.
Калиброванные шунты обязаны иметь номинальное падение напряжения 10, 15, 30, 50, 60, 75, 100, 150 и 300 мВ.

Для переносных магнитоэлектрических устройств на токи до 30 А внутренние шунты изготовляют на несколько пределов измерения.

На рис. 3, а, б показаны схемы многопредельных шунтов. Многопредельный шунт состоит из нескольких резисторов, которые можно переключать зависимо от предела измерения рычажным тумблером (рис. 3, а) либо методом переноса провода с 1-го зажима на другой (рис. 3, б).

При работе шунтов с измерительными устройствами на переменном токе появляется дополнительная погрешность от конфигурации частоты, потому что сопротивления шунта
и измерительного механизма поразному зависят от частоты.

Рис.3. Схемы многопредельных измерительных шунтов: a — шунта с рычажным тумблером, б — шунта с отдельными выводами

Шунты делятся на классы точности 0,02; 0,05; 0,1; 0,2 и 0,5. Число, определяющее класс точности, обозначает допустимое отклонение сопротивления шунта в процентах его номинального значения.

Дополнительные резисторы

Дополнительные резисторы являются измерительными преобразователями напряжения в ток, а на значение тока конкретно реагируют измерительные механизмы вольтметров.

Дополнительные резисторы служат для расширения пределов измерения по напряжению вольтметров разных систем и других устройств, имеющих параллельные цепи, подключаемые к источнику напряжения. Сюда относятся, к примеру, ваттметры, счетчики энергии, фазометры и т. д.

Дополнительный резистор включают поочередно с измерительным механизмом (рис. 4). Ток
Iи в цепи, состоящий из измерительного механизма с сопротивлением Rи и дополнительного резистора с сопротивлением Rд,
составит:

Iи = U /
(Rи + Rд),

где U — измеряемое напряжение.

Если вольтметр имеет предел измерения Uном и сопротивление измерительного механизма Rи и с помощью дополнительного резистора Rд нужно расширить предел измерения в
n раз, то, беря во внимание всепостоянство тока
Iи, протекающего через измерительный механизм вольтметра, можно записать:

Uном / Rи
= n U ном / (Rи + Rд)

откуда

Rд = Rи
(n — 1)

Рис 4. Схема соединения измерительного механизма с дополнительным резистором

Дополнительные резисторы изготовляются обычно из изолированной манганиновой проволоки, намотанной на пластинки либо каркасы из изоляционного материала. Они
используются в цепях неизменного и переменного тока.

Дополнительные резисторы, созданные для работы на переменном токе, имеют бифилярную обмотку для получения безреактивного сопротивления.

При применении дополнительных резисторов не только лишь расширяются пределы измерения вольтметров, да и миниатюризируется их температурная погрешность.

В переносных устройствах дополнительные резисторы изготовляются секционными на несколько пределов измерения (рис. 5).

Рис. 5. Схема многопредельного вольтметра

Дополнительные резисторы бывают внутренние и внешние. Последние производятся в виде отдельных блоков и разделяются на личные и калиброванные. Личный резистор применяется только с тем прибором, который с ним градуировался. Калиброванный резистор может применяться с хоть каким прибором, номинальный ток которого равен номинальному току дополнительного резистора.

Калиброванные дополнительные резисторы делятся на классы точности 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 и 1,0. Они производятся на номинальные токи от 0,5 до 30 мА.

Дополнительные резисторы используются для преобразования напряжений до 30 кВ.