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Shunt
Resistenze shunt per la misura precisa di correnti elevate
Guida alle derivazioni
Indice
Resistenza shunt - Che cos'è?
Un'elevata potenza elettrica - a parte l'uso dell'alta tensione - può essere ottenuta solo con correnti elettriche elevate. Tuttavia, le correnti elevate non possono essere facilmente misurate con gli amperometri standard, che di solito si fermano a pochi ampere. È quindi necessario trovare un modo per garantire che la maggior parte della corrente che genera calore non passi attraverso il contatore, ma lo superi. Il modo più semplice per farlo è utilizzare un collegamento in parallelo in cui i parametri della derivazione sono noti con estrema precisione. Shunt significa "derivazione, ramo" e viene utilizzato anche come espressione per il collegamento in parallelo. Oggi si utilizzano prodotti appositamente progettati per la misurazione della corrente: le resistenze shunt. Essi consentono di misurare correnti molto elevate con una precisione impressionante.
Hanno una resistenza elettrica molto bassa (nell'ordine dei milliohm) e nei prodotti moderni sono dotati di connessioni separate per la corrente e la tensione. Se si desidera misurare una corrente elevata, si inseriscono questi componenti direttamente nel circuito principale e si utilizzano i connettori di tensione per misurare la caduta di tensione con un voltmetro. Poiché la resistenza dello shunt è nota, la corrente può essere calcolata semplicemente con la legge di Ohm, nel caso della corrente continua.
Elemento resistore, morsettiera e terminali
Come materiale di resistenza, per gli shunt viene utilizzata una speciale lega di rame-nichel-manganese nota come manganina. Il manganese è ideale per queste applicazioni di misura perché ha un coefficiente di resistenza termica molto basso e prevedibile e rimane molto stabile nel tempo.
La morsettiera è normalmente in ottone o rame, dove i fili per correnti elevate sono collegati allo shunt e dove si trovano le connessioni di misura. Il derivatore ha una posizione per i conduttori a corrente forte e due terminali più piccoli per il collegamento dei fili di rilevamento della tensione. La caduta di tensione viene misurata sui terminali del sensore e quindi è possibile determinare la corrente che attraversa lo shunt.
Corrente nominale e tensione di uscita
La corrente nominale è la corrente che attraversa lo shunt specificato per il prodotto e che determina la caduta di tensione specificata, o il valore di uscita in millivolt.
In altre parole, la corrente nominale passa attraverso lo shunt quando la tensione di uscita raggiunge il valore specificato nella scheda tecnica. Questa tensione serve come tensione di riferimento per la scelta del componente, perché consente di calcolare direttamente il carico (la potenza decrescente) sull'elemento (per la corrente continua: potenza = corrente x tensione). Il valore è riportato anche sull'elemento stesso e corrisponde alla potenza massima per cui il componente è specificato.
Corrente di esercizio e riduzione della potenza
In condizioni operative normali, si consiglia di far funzionare il derivatore a non più di 2/3 della sua corrente nominale. Nelle nostre schede tecniche questo valore è indicato come corrente di esercizio. Questo fattore di sicurezza garantisce una lunga durata.
Tolleranze
Gli shunt hanno una tolleranza standard dello 0,25% per la tensione di uscita e sono calibrati a temperatura ambiente. Molti dei nostri modelli sono disponibili anche con tolleranze di solo 0,1%.
Potenza nominale
Lo shunt dissipa la potenza generata dalla caduta di tensione attraverso l'elemento resistivo generando calore. Questa dissipazione di potenza è soggetta alla legge di Ohm e comporta un consumo energetico molto basso dei componenti, poiché la resistenza è nell'ordine dei milliohm. Tuttavia, è necessario assicurarsi che il calore generato possa essere dissipato. Un derivatore da 10 A con tensione di uscita di 100 mV viene fatto funzionare alla massima potenza consentita.
Potenza P = corrente nominale I x caduta di tensione U = 10 A x 100 mV = 1 Watt
Temperatura di esercizio
Gli shunt funzionano con la massima precisione a temperature comprese tra 30 °C e 60 °C. È necessario prestare attenzione affinché il calore generato dal consumo di energia possa essere dissipato. Pertanto, si prega di osservare le istruzioni di montaggio. Gli shunt possono naturalmente funzionare anche a temperature inferiori, ma ciò ridurrà la precisione. In questo caso, si raccomanda di calibrare il componente separatamente per questo intervallo di deviazione. In linea di principio, la temperatura degli elementi del resistore dovrebbe essere limitata a 125 °C per il normale funzionamento. Se la temperatura supera i 145 °C, si devono prevedere danni permanenti. Assicurare un'adeguata dissipazione del calore.
Coefficiente di temperatura
Il coefficiente di resistenza alla temperatura (TCR) indica la variazione del valore di resistenza in seguito a variazioni di temperatura, compreso l'autoriscaldamento. Il TCR del materiale dell'elemento resistivo che utilizziamo, la manganina, è solitamente indicato in ppm/°C (parti per milione per grado Celsius) e ha un valore tipico di 20 ppm/°C.
Nel campo delle moderne alimentazioni, come i sistemi di gestione delle batterie e gli azionamenti elettrici, spesso è necessario misurare con precisione correnti elevate. Soprattutto nelle applicazioni nel campo delle energie rinnovabili, c'è una richiesta di batterie con capacità più elevate, che richiedono tempi di ricarica più brevi e quindi prestazioni dei sistemi sempre più elevate.
In questo caso, sono necessarie misure precise e il monitoraggio di correnti elevate. Per soddisfare questi requisiti, le resistenze shunt rappresentano solitamente la soluzione più semplice. La selezione degli shunt per l'applicazione viene effettuata in base al tipo di custodia, alla corrente nominale richiesta e all'uscita in milli-volt, determinata dal valore della resistenza.
Gli shunt sono spesso componenti individuali e personalizzati. Con il nostro "Resistor Engineering" vi consigliamo in merito alla vostra applicazione e troviamo la soluzione di prodotto ottimale; e questo già a partire da quantità relativamente piccole. Siamo il vostro partner per prodotti di qualità garantita. Grazie all'elevata affidabilità delle consegne, puntiamo su una collaborazione a lungo termine e vi accompagniamo per l'intero ciclo di vita della vostra applicazione.