na 2024/08/2 964

Shunt Resistor: Co je to a jak to funguje?

Shunt Resistors, také známé jako současné smyslové rezistory, jsou navrženy tak, aby zvládli vysoké proudy a mají odpor v rozsahu miliohm.Hlavním účelem rezistoru zkratu je měření proudu.Když proud protéká rezistorem, vytvoří přes něj malý napěťový pokles.Jejich použití se dnes rozrostlo s pokrokem v elektronice.Článek třídí Shunt odpory do různých typů, jako jsou pevné, nastavitelné, povrchové držáky, skrz otvory a Kelvin, z nichž každá je určena pro specifické potřeby a přesnost.Mluví také o použitých materiálech, jako je manganin, Constantin, Nichrome, kovová fólie a keramické kovové kompozity, které byly vybrány pro jejich stabilní odpor a teplotu.Článek vysvětluje, jak fungují zhuntové rezistory, jak jsou vyrobeny, a jejich důležitá role ve věcech, jako je ochrana obvodů a přesné měření proudu v pokročilých elektrických systémech.

Katalog

Obrázek 1: Shunt Resistors

Typy zhuntových rezistorů

Opravené rezistory zhuntu

Pevné odpory zhuntu jsou oceněny pro jejich konzistentní hodnoty odporu.Používají se v systémech, kde proud zůstává relativně stabilní.Jejich hlavní výhodou je poskytování spolehlivého výkonu v těchto statických podmínkách kvůli jejich jednoduchosti a efektivitě.

Obrázek 2: Opravený rezistor zkratu

Nastavitelné rezistory zkratu

Nastavitelné rezistory shuntu umožňují úpravu hodnot odporu a pomáhají při přesné kalibraci nebo úpravě proudu ve scénářích testování.Tyto rezistory jsou užitečné ve výzkumu a vývoji nebo kalibračním nastavením a nabízejí pečlivou kontrolu nad současnými měřeními.

Obrázek 3: Nastavitelný rezistor zkratu

Nemovolarenské rezistory

Navrženy pro integraci do desek s obvody (PCB), rezistory povrchové montáže, dokonce i v jejich malé velikosti, dokážou zvládnout vysoké úrovně proudu.Jsou ideální pro kompaktní elektronická zařízení, jako jsou chytré telefony a přenosné gadgety, podporující efektivní výrobu a miniaturizaci.

Obrázek 4: Rezistor Shunt Shunt Surface

Rezistory pro přes otvory

Přes otvory zhupovače jsou instalovány vložením jejich vodičů do předvrcených otvorů na PCB a zajištění jejich pájky.Tato metoda instalace zlepšuje trvanlivost a manipulaci s výkonem, takže je ideální pro tvrdé aplikace, které vyžadují silný výkon.

Obrázek 5: Rezistor pro přes otvory

Kelvin (čtyři terminálové) zhuntové rezistory

Rezistory Kelvin Shunt poskytují přesná měření proudu pomocí samostatných terminálů pro připojení proudu a napětí.Tento návrh snižuje chyby způsobené odporem olova a zvýšením přesnosti měření.Jsou užitečné v aplikacích, které vyžadují přesná data, jako je elektronické testování a měření.

Obrázek 6: Kelvin (čtyři terminál) Shunt Resistor

Materiály používané v rezistorech zkratu

Manganin

Manganin je slitina složená hlavně z mědi, manganu a niklu.Je upřednostňován pro vysoce přesné shuntové rezistory, protože jeho rezistence zůstává stabilní po celé řadě teplot.Tato stabilita pochází z koeficientu nízké teploty, což znamená, že se odpor s kolísáním teploty mění velmi málo.Díky jeho konzistentnímu výkonu je ideální pro aplikace, které vyžadují přesná měření.

Obrázek 7: manganin

Constantian

Constantian, další slitina vyrobená z mědi a niklu, je známá svým velmi nízkým teplotním koeficientem.Tím je zajištěno, že jeho odpor zůstává stabilní v různých podmínkách prostředí.Je to vynikající volba pro nastavení s velkými změnami teploty.Přesnost závisí na stabilitě Constantana, což zaručuje spolehlivý výkon bez ohledu na vnější změny.

Nichrome

Nichrome je slitina niklu a chromia, která se používá v shuntových rezistorech pro jeho vysokou odolnost a schopnost odolat vysokým teplotám.I když má tyto výhody, jeho vyšší teplotní koeficient činí méně vhodný pro přesná měření ve srovnání s maganem nebo konstantem.Nichromeova odolnost vůči tepelné degradaci a její mechanická životnost však činí cennou ve vysokoteplotních aplikacích.

Obrázek 8: Nichrome

Kovová fólie

Rezistory kovové fólie jsou pozoruhodné svými extrémně nízkými teplotními koeficienty a výjimečnou stabilitou.Díky těmto vlastnostem jsou ideální pro přesné aplikace, kde musí být minimalizovány i malé změny odporu v důsledku teploty.Pro zvýšení výkonu hlavních systémů měření a kontroly, které vyžadují přesnost a konzistenci, designéři často využívají pokročilé materiálové inženýrství.

Keramická a kovová slitina

Vysoce výkonné rezistory zhuntu často používají kombinaci keramických a kovových slitin.Tento kompozitní materiál kombinuje vysokou tepelnou vodivost a stabilitu keramiky se silnými charakteristikami kovových slitin.Tato kombinace umožňuje efektivní řízení vysokých proudů, zvyšování výkonnosti v intenzivních provozních podmínkách a přispívání k trvanlivosti a spolehlivosti rezistorů v náročných aplikacích.

Obrázek 9: Jak se vyrábí zhuntové odpory

Jak postavit zkratkový odpor?

Chcete -li sestavit zkratkový odpor z měděného drátu pro ampérmetr, postupujte podle těchto kroků a určete přesnou délku vodiče potřebné pro váš požadovaný odpor:

Výběr správného měřidla drátu

Například měděný drát 10 AWG má a Odpor asi 0,9989 ohmů na 1000 stop.To se však může lišit na základě kvalita drátu.Ověřte skutečný odpor na 1000 stop drátu plánovat použití.

Výpočet požadované délky vodiče

Pomocí tohoto vzorce vypočítejte délku měděného drátu potřebného pro váš rezistor zkratu:

Kde:

L je délka drátu v nohou.

R je požadovaný odpor zhuntového rezistoru v ohmech.

R_drát je odpor na 1 000 stop zvoleného drátu (0,9989 ohmů pro 10 AWG).

Měření a řezání drátu

Po výpočtu požadované délky změřte drát a ořízněte jej.Je dobrý nápad snížit vodič déle, než je vypočteno, aby se během testování umožnilo jakékoli chyby nebo úpravy měření.

Tvoří rezistor

V závislosti na vašich potřebách odporu a omezení vesmíru budete možná muset drát zamíchat.Zajistěte, aby byly cívky rozmístěny, aby se zabránilo kontaktu, který by mohl způsobit zkrat.

Připojte konce drátu pomocí terminálových bloků nebo pájení.Tím je zajištěno pevné připojení a spolehlivé body pro připojení ampéru.

Testování rezistoru

Před integrací shuntového odporu do jakéhokoli obvodu ověřte jeho odpor pomocí ohmmeru.Pokud je odpor vypnutý z vašich výpočtů, proveďte úpravy k dosažení požadovaného odporu.

Integrace do obvodu

Jakmile potvrdíte výkon rezistoru, integrujte jej do vašeho obvodu.Umístěte shunt rezistor, aby nezměnil funkčnost obvodu a přitom stále poskytoval přesné měření proudu.

Obrázek 10: Části rezistoru zhuntu

Určení rezistoru zkratu

Při výběru rezistorů shuntu zvažte tyto faktory:

Tolerance odporu: Definuje přijatelnou odchylku od uvedeného odporu, důležitá pro přesnost v citlivých aplikacích.

Teplotní koeficient odporu: ukazuje, jak se odolnost mění s teplotou a pro stanovení spolehlivosti v různých prostředích.

Hodnocení výkonu: Určuje maximální výkon, který může odpor rozptýlit bez poškození.Disipace síly, řízené Jouleovým zákonem, je ovlivněno okolní teplotou a designem rezistoru.

Správa výkonu a teploty: Rezistory Shunt často zahrnují faktor snižování, obvykle 66 procent, pro trvalý provoz po dvě minuty, aby se zabránilo přehřátí a zajištění dlouhověkosti a přesnosti.

DC panelové ammeter shunts

DC panelové ammetr je dobré pro přesné měření proudu v elektrických systémech.Zlepšují standardní ammetry tím, že jim umožňují měřit vyšší proudy, než by zvládli přímo.Shunts to dělají odkloněním malé části proudu přes alternativní cestu k měřiči.Tato metoda umožňuje ampéru poskytovat přesné odečty, aniž by byl vystaven plnému proudovému zatížení a chrání měřič i hlavní obvod.

Přesnost ambuntu ambuntu DC panelu závisí na přesné kalibraci jeho odporu.Tento odpor je důležitý, protože řídí pokles napětí přes zkrat, což ukazuje na množství proudu procházení.Správná kalibrace zajišťuje, že tento pokles napětí přesně odráží skutečný proud, takže ampérmetr jej může převést na přesný hodnota proudu.Je nutná přesná kalibrace, protože chyby mohou způsobit velké chyby měření a ovlivnit spolehlivost zařízení.DC panelové ammetr Shunts Shunts Balance Resistance and napětí pokles napětí, aby byly elektrické systémy v bezpečí a efektivní.

Obrázek 11: AmMeter panelu DC

Jak fungují rezistory zhuntu?

Shunt Resisors pracuje tím, že odkloní nějaký elektrický proud daleko od hlavního obvodu.Toto „posunutí“ umožňuje ammetrům měřit proud bez manipulace s plným zatížením a chránit zařízení před přetížením.Používají se k přesnému výpočtu energie ve wattech a přímém proudu (DC).Provozující principy Ohmova zákona , kde V je napětí přes rezistor, já je proud v amperech a r je odpor v ohmech, shunt rezistory umožňují přesné proudové výpočty.

Zvažte zkratkový rezistor s odporem 0,002 ohmů: vykazuje pokles 0,06 V (60 milivolt), když skrz něj 30 ampérů proudu.Měřením tohoto poklesu napětí a použitím OHMův zákon může být proud protékající skvrnou stanoven s vysokou přesností.

Na rozdíl od standardních rezistorů jsou zkonstruovány zhuntové rezistory tak, aby udržovaly přesnost i při velmi nízké úrovni odporu.Jejich přesnost je často zvýšena pomocí Kelvinova spojení, čtyřvodičové metody, která minimalizuje chyby z propojení odolnosti vůči a citlivosti, čímž se zajišťuje spolehlivější měření.

Shunt Resistors však nejsou pro změnu nepropustné.Mohou podstoupit reverzibilní a nevratné změny v důsledku mechanických, elektrických a tepelných napětí, což ovlivňuje jejich dlouhodobou stabilitu a potenciálně změnit jejich odpor.Metriky, jako je teplotní koeficient odporu (TCR) a výkonový koeficient odporu (PCR), měří, jak se odolnost mění s teplotou a rozptylem energie.Tyto změny jsou vyjádřeny v částech na milion na stupeň Celsia (ppm/° C) pro TCR a díly na milion na Watt (ppm/w) pro PCR.

Odpojení zkratu od smyslové linie a jeho uzemnění je pokles napětí eliminován, což umožňuje regulátoru rychlosti pracovat při plném výstupu.Tato metoda však riskuje přetížení tranzistorů řadiče, pokud proud překročí jejich kapacitu.

Testování na lavičce také potřebuje vysoce přesné rezistory shuntu.Pokud jsou spárovány s voltmetry, poskytují bezpečný a přesný způsob měření proudového toku v obvodech, zejména ve vysokých proudových situacích.Tato metoda nabízí bezpečnější a přesnější alternativu k konvenčním multimetrům, díky čemuž je Shunt Resistors základním kamenem v elektrickém testování a měření.

Obrázek 12: Diagram Shunt Resirors

Jak vypočítat proud pomocí zkratu?

Chcete -li vypočítat proud pomocí zkratu, začněte pochopením Ohmova zákona, reprezentovaného rovnicí

Tento vztah mezi poklesem napětí, proudem a odporem je základním aspektem pro jakoukoli analýzu obvodu.

Začněte nahrazením známých hodnot do rovnice Ohm's Law.Například, pokud pokles napětí (V) napříč rezistorem zhuntu je 10 voltů a požadovaný proud (i) je 100 ampér, nahradíte tyto hodnoty do rovnice:

Tato rovnice ukazuje lineární vztah mezi poklesem napětí a proudem rezistorem, což nám umožňuje vyřešit neznámý odpor (R).

Chcete -li najít r, rozdělte obě strany rovnice proudem (100 ampér):

Tento výpočet ukazuje, že odpor rezistoru zkratu je 0,1 ohmů.Tato hodnota je důležitá, protože určuje množství proudu, který může bezpečně projít rezistorem pro daný pokles napětí a dobrý pro aplikace, které vyžadují přesná měření nebo omezení proudu.

Obrázek 13: proud rezistoru zhuntu

Použití ampéru k měření proudu

Abychom pochopili, jak ampérmetr měří proud, projdeme podrobný příklad zahrnujícího rezistor zkratu v obvodu.

V tomto příkladu použijeme zkratkový rezistor s odporem 1 MΩ.

Zajistěte, aby byl rezistor Shunt připojen v sérii s obvodem, kde chcete měřit proud.Toto nastavení zajišťuje, že veškerý proud v obvodu prochází rezistorem zkratu.

Pro změření poklesu napětí přes shunt rezistoru použijte voltmetr.Předpokládejme, že voltmetr ukazuje pokles napětí o 30 milivoltů (MV).

Chcete -li vypočítat proud protékající obvodem, použijte OHMův zákon:

Nahraďte naměřené pokles napětí v = 0,030 voltů (30 mV) a odpor r = 0,001 ohmů (1 MΩ) do vzorce.

= 30 ampér (a)

Tento výpočet ukazuje, že přes obvod protéká proud 30a.

Naměřený proud 30a označuje elektrický proud procházející obvodem během měření.Tento příklad demonstruje účinnost použití rezistoru pro vysoké proudy pro měření s vysokým proudem v různých elektrických a elektronických aplikacích.

Obrázek 14: Použití digitálního ampéru k měření proudu

Poloha zkratu v obvodu pro měření proudu

Přesnost a bezpečnost elektrických obvodů za použití rezistorů shuntu pro měření proudu závisí na jejich správném umístění.

Uzemněné postranní umístění

• Běžná praxe: Shunty jsou obvykle umístěny na uzemněné straně obvodu.

Výhody: Tato poloha snižuje vystavení vysokým napětím běžného režimu, chrání měřicí zařízení a zabraňuje zkresleným hodnotám.Minimalizuje chyby vyvolané napětí a zajišťuje přesná měření.

Výzvy: Mohou existovat únikové proudy obcházené zkratem a mohou vést k podceňovaným aktuálním hodnotám.K opravě inženýři mohou použít izolační techniky nebo děliče napětí.

Undomled Side Umised

• Alternativní metoda: Umístění zkratu na uzemněnou stranu obvodu.

Výzvy: To představuje potřebu dalších ochranných opatření.

Řešení: lze použít izolační zesilovače nebo Hall Effect Sensors.Senzory efektů Hall měří magnetické pole generované proudovým tokem, což umožňuje bezpečná nekontaktní měření.I když tato metoda zvyšuje bezpečnost, zvyšuje také složitost a náklady.

Bezpečnostní kontroly při měření odporu

Měření odporu přesně a bezpečně zahrnuje řadu důležitých kontrol.Postupujte podle těchto kroků, abyste zajistili přesné výsledky i vaši bezpečnost:

Krok	Akce	Popis
Krok 1: Počáteční přípravy a síla Odpojení	Vypněte napájení	Úplně vypněte napájení na obvod, aby se zabránilo elektrickým šokům a rušení, které mohou ovlivnit měření odporu.
	Ověřte odpojení energie	K získání spolehlivého nástroje, které si dvakrát zkontrolujete Obvod protéká žádný proud.
Krok 2: Připojení a konfigurace Měřící nástroje	Připojte OHMMETER správně	Připojte ohmmetr vede k obvodu. Zajistit, aby byl kladný vedení připojeno k kladnému terminálu a negativní vede k zápornému terminálu.
	Vyberte režim měření	Přepněte ohmmetr na odpor režim měření.
	Upravte rozsah	Nastavte rozsah na ohmmmetru podle k očekávanému odporu obvodu k získání přesného čtení bez přetížení měřiče.
Krok 3: Provozní postupy	Udržujte okruh de-onemocnění pro odpor Měření	Nepřipravujte obvod pro odpor měření.Energizace obvodu může vést k nepřesným hodnotám a Potenciální poškození.
	Hodnoty záznamu	Všimněte si hodnoty odporu uvedené na ohmmetr.
	Znovu vypněte napájení (pokud je napájen krátce)	Pokud potřebujete napájet obvod Důvod (jako pro měření proudu nebo napětí), ujistěte se, že je vypnutý Před odpojením testovacích vodičů opět.
Krok 4: Rekonfigurace po měření	Odpojovací vodiče	Pečlivě odstraňte olíny z ohmmerů z obvod po zajištění vypnutí energie.
	Konfigurace obvodu obnovy	Pokud byste museli provést nějaké změny v obvod pro měření, vložte vše zpět do původního stavu Ujistěte se, že obvod je připraven k normálnímu použití.

Aplikace shunt rezistorů

Ochrana obvodu před přepětím

Shunt odpory pomáhají chránit obvody před příliš velkým napětím.Používají se ve speciálních obvodech nazývaných obvody páčidla, které se konají k zastavení přetížení napětí.Když je detekováno vysoké napětí, tyto obvody vytvářejí zkrat a odesílají další proud od citlivých částí.Tento nárůst proudu aktivuje bezpečnostní zařízení, jako jsou jističe nebo pojistky, což udržuje systém v bezpečí.

Obcházení vadných komponent v sériových obvodech

V sériových obvodech může jedna zlomená část zabránit tomu, aby celý systém fungoval.Shunt odpory udržují věci v běhu tím, že poskytují další cestu pro proud kolem rozbité části.To je užitečné pro věci, jako jsou svátky, kde jedna špatná žárovka může vyvolat všechna světla.Shunt Resistors zajišťují, že ostatní světla fungují tak, že obcházejí zlomenou žárovku.

Snižování elektrického šumu

Shunt Rezistory zlepšují kvalitu signálu snížením elektrického šumu na místech se spoustou vysokofrekvenčních poruch.Pracují s kondenzátory pro odfiltrování šumu a uzemňují jej, než si může zmást s citlivými částmi obvodu.To udržuje věci stabilní a zabraňuje narušení a zajišťuje přesné a spolehlivé elektrické výstupy.

Měření proudu

Shunt Resistors jsou v ammetrech důležité pro přesné měření proudu.Vytvářejí malý pokles napětí, který odpovídá proudovému toku, což umožňuje technikům sledovat elektrické proudy bez změny výkonu obvodu.Tato metoda je spolehlivá a přesná, takže je skvělá pro pravidelnou diagnostiku a monitorování systému.

Ochrana přetížení

Shunt Resistors také chrání zařízení před současným přetížením.Když se proud dostane příliš vysoko, spustí ochranná opatření v napájecích zdrojích a jiných systémech.To pomáhá zajistit, aby elektrická zařízení zůstala odolná a fungovala dobře za různých podmínek.

Závěr

V elektrických a elektronických systémech jsou rezistory zhuntu důležité.Zajišťují bezpečnost, ovládací obvody a přesně měří proud.Pro specifické potřeby se používají různé druhy shuntových rezistorů, od malých elektronických zařízení po těžkopádné průmyslové systémy.Materiály, jako je manganin a Constantian, jsou vybírány, protože jsou stabilní a dobře pracují v různých teplotách, což zajišťuje, že spolupracují i ​​v těžkých podmínkách.Pokyny pro stavbu a používání rezistorů shuntu v obvodech zdůrazňují jejich mnoho použití, jako je ochrana obvodů, měření proudů a systémy spolehlivější.Jak technologie postupuje, shuntové rezistory se neustále zlepšují, aby zvládli složitější úkoly, což z nich činí nejlepší komponenty v dnešní elektronice a elektrických polích.

Často kladené otázky [FAQ]

1. Jaký je rozdíl mezi zkratkovým rezistorem a rezistorem?

Shunt rezistor a standardní rezistor sdílejí základní funkci odolného elektrického proudu.Pro měření proudu je však rezistor zkratu.Dělá tak tím, že má velmi nízkou hodnotu odporu a umožňuje jeho umístění paralelně s obvodem bez změny celkového proudu.Naproti tomu pravidelné rezistory mohou mít širokou škálu hodnot odporu a používají se pro různé účely, jako je snížení proudu, dělicí napětí nebo nastavovací časové konstanty v obvodech.

2. Proč spojujeme odolnost proti zhu?

Spojujeme zhuntové rezistory pro měření proudu protékajícího obvodem.Umístěním rezistoru zkratu paralelně s částí obvodu, kde je požadováno měření proudu, většina proudu protéká skvrnou kvůli jeho nízkému odporu.Pokles napětí přes zkrat se poté měří a používá se pro výpočet proudu na základě OHMův zákon.

3. Jaká je výhoda používání zkratu?

Výhodou použití shuntového rezistoru je jeho schopnost umožnit přesné měření proudu bez narušení normálního provozu obvodu.Shunt odpory jsou navrženy tak, aby měly minimální odpor, což zajišťuje, že neovlivňují celkovou impedanci obvodu.To umožňuje přesné monitorování proudu a ochranu citlivých komponent, efektivní řízení energie nebo monitorování a kontrolu systémů.

4. Co dělá 12-voltový zkrat?

K měření proudů v obvodech, které pracují při 12 voltech, se používá 12-voltový zkratek v obvodu.Termín „12-voltový zkrat“ se netýká napětí přes samotný zkrat, ale spíše na napětí systému, ve kterém se používá zkrat.Stejně jako jiné zkraty měří proud tak, že umožňuje malý, měřitelný pokles napětí přes sebe a lze použít k výpočtu proudu protékajícím skrz něj.

5. Jsou shuntové rezistory paralelní nebo série?

Shuntové odpory jsou připojeny paralelně s obvodem nebo složkou obvodu, kde je vyžadováno měření proudu.Toto paralelní připojení je nutné, protože umožňuje zkratu měřit proud bez přenášení samotného plného proudového zatížení.Pokud by byl připojen v sérii, shunt rezistor by ovlivnil celkový proudový tok v obvodu, který by porazil jeho účel minimálně invazivního měření.