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Shunts
Résistances shunt pour mesurer avec précision des courants élevés
Guide des shunts
Contenu
Des questions de base sur les résistances ? Vous trouverez ici les réponses
Résistance du shunt - Qu'est-ce que c'est ?
Hormis l'utilisation de la haute tension, les hautes performances électriques ne peuvent être réalisées qu'avec des courants électriques élevés. Or, il n'est pas possible de mesurer facilement des intensités élevées avec des ampèremètres courants, car ceux-ci s'arrêtent généralement à quelques ampères. Il faut donc trouver un moyen de ne pas faire passer la majeure partie du courant générant de la chaleur par l'appareil de mesure, mais de le contourner. Le moyen le plus simple d'y parvenir est de réaliser un montage en parallèle dont les paramètres de la dérivation sont très précisément connus. En anglais, "shunt" signifie "dérivation, embranchement" et est également utilisé comme expression pour le montage en parallèle. C'est là qu'interviennent aujourd'hui des produits spécialement conçus pour la mesure du courant : les résistances shunt. Elles permettent de mesurer des courants très élevés avec une précision impressionnante. Elles ont une très faible résistance électrique (de l'ordre du milli-ohm) et sont équipées, dans les produits modernes, de connexions séparées pour le courant et la tension. Si l'on veut mesurer un courant élevé, on monte ces composants directement dans le circuit principal et on utilise les prises de tension pour mesurer la chute de tension au moyen d'un voltmètre. Comme la résistance shunt est connue, le courant peut - dans le cas d'un courant continu - être calculé simplement à l'aide de la loi d'Ohm.
Élément de résistance, bloc de connexion et terminaux
Le matériau de résistance lui-même utilisé pour les shunts est un alliage spécial de cuivre, de nickel et de manganèse, connu sous le nom de manganine. La manganine convient parfaitement à ces applications de mesure, car elle présente un coefficient de résistance thermique très faible et prévisible et reste très stable dans le temps. Le bloc de connexion est généralement en laiton ou en cuivre, sur lequel les fils à haute intensité sont connectés au shunt et sur lequel se trouvent les bornes de mesure. Le shunt comporte une position pour les conducteurs lourds sous tension et deux connexions plus petites pour fixer les fils de détection de tension. La chute de tension est mesurée aux bornes du capteur, ce qui permet de déterminer le courant aux bornes du shunt.
Courant nominal et tension de sortie
Le courant nominal (en anglais rated current) est le courant indiqué pour le produit qui traverse le shunt et qui conduit à la chute de tension spécifiée, ou à la valeur de sortie en milli-volts. En d'autres termes, cela signifie que le courant assigné circule dans le shunt lorsque la tension de sortie atteint la valeur indiquée sur la fiche technique. Cette tension sert de référence lors du choix du composant, car elle permet de calculer directement la charge (la puissance décroissante) au niveau de l'élément (en courant continu : puissance = courant x tension). La valeur est également indiquée sur l'élément lui-même et correspond en même temps à la puissance maximale pour laquelle le composant est spécifié.
Courant de fonctionnement et réduction de la puissance
Dans des conditions de fonctionnement normales, nous recommandons aux clients de ne pas faire fonctionner le shunt à plus de 2/3 de son courant nominal. Sur nos fiches techniques, cette valeur est indiquée comme courant de fonctionnement. Ce facteur de sécurité garantit une longue durée de vie.
Tolérances
Les shunts ont une tolérance standard de 0,25% pour la sortie de tension et sont calibrés à température ambiante. Beaucoup de nos modèles sont également disponibles avec des tolérances de seulement 0,1%.
Puissance nominale
Le shunt dissipe la puissance générée par la chute de tension aux bornes de l'élément résistif en produisant de la chaleur. Cette puissance dissipée est soumise à la loi d'Ohm et entraîne une très faible consommation de courant des composants, car la résistance est de l'ordre du milli-ohm. Il faut néanmoins s'assurer que la chaleur générée puisse être dissipée. Un shunt de 10 A avec une tension de sortie de 100 mV est exploité à la puissance maximale autorisée. Puissance P = courant nominal I x chute de tension U = 10 A x 100 mV = 1 watt
Température de fonctionnement
Les shunts fonctionnent avec une plus grande précision à des températures comprises entre 30 °C et 60 °C. Il faut veiller à ce que la chaleur générée par la puissance absorbée puisse être évacuée. Veuillez donc tenir compte des remarques relatives au montage. Les shunts peuvent bien sûr aussi fonctionner à des températures plus basses, mais la précision diminue alors. Dans ce cas, il est recommandé de calibrer séparément le composant pour cette plage divergente. En principe, la température des éléments de résistance doit être limitée à 125 °C pour un fonctionnement normal. Si la température dépasse 145 °C, il faut s'attendre à des dommages permanents. Veuillez prévoir une dissipation thermique appropriée.
Coefficient de température
Le coefficient de température de la résistance (Temperature Coefficient of Resistance, TCR) indique comment la valeur de la résistance varie en fonction des changements de température, y compris l'auto-échauffement. Notre TCR pour la manganine est généralement exprimé en ppm/°C (parts per million per degree Celsius).
Dans le domaine de l'alimentation électrique moderne, comme les systèmes de gestion des batteries et les entraînements électriques, il est souvent nécessaire de mesurer avec précision des courants élevés. En particulier pour les applications dans le domaine des énergies renouvelables, il existe une demande pour des batteries de plus grande capacité, qui nécessitent des temps de charge plus courts, ce qui entraîne des performances toujours plus élevées sur les installations.
Dans ce cas, des mesures et des surveillances précises de courants élevés sont nécessaires. Pour répondre à ces exigences, les résistances shunt offrent généralement la solution la plus simple. Le choix des shunts pour l'application se fait en fonction du style de boîtier, du courant nominal nécessaire et de la sortie en milli-volts, qui est en partie déterminée par la valeur de la résistance.
Les shunts sont souvent des composants individuels et spécifiques aux clients. Grâce à notre "Resistor Engineering", nous vous conseillons sur votre application et trouvons la solution produit optimale ; et ce, même à partir de quantités relativement faibles. Nous sommes votre partenaire pour des produits de qualité assurée. Avec une grande fiabilité de livraison, nous parions sur des coopérations à long terme et vous accompagnons pendant toute la durée de vie de votre application.