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Calcolatore di resistenza shunt

Tensione, dissipazione ed errore di uno shunt di corrente, e il guadagno e la risoluzione che richiede davanti a un ADC.

Shunt

Indicato come

Taglia

Corrente e ingresso

Risultato

37,5mV

A 50 A. Dissipazione a 100 A: 7,5 W.

Resistenza
750 µΩ75 mV / 100 A
Tensione alla corrente massima
75 mVa 100 A
Dissipazione alla corrente massima
7,5 Wscegliere una potenza nominale con margine
Dissipazione
1,875 Wa 50 A
Errore da coefficiente di temperatura
±0,2 %50 ppm/K × 40 K
Errore di resistenza, massimo
±0,7 %tolleranza + coefficiente; 350 mA a questa corrente
Guadagno fino al fondo scala
—inserire l’ingresso di fondo scala
Corrente per codice dell’ADC
—inserire l’ingresso di fondo scala e i bit dell’ADC
Formule e norme
R = Vrated / Irated   V = I × R   P = I² × R
ΔR / R = tolerance + TCR × ΔT

Uno shunt è una resistenza di valore molto basso nel percorso della corrente; la corrente è la tensione ai suoi capi divisa per la resistenza. Una taglia come 100 A / 75 mV significa 75 mV di caduta a 100 A, quindi R = 0,75 mΩ. La potenza I² R scalda lo shunt e la sua resistenza varia con il coefficiente di temperatura; il relativo errore è coefficiente × aumento di temperatura.

Misurare la tensione ai morsetti di misura dello shunt (collegamento a quattro fili o Kelvin) perché la resistenza di contatto dei morsetti di corrente resti fuori dalla misura. Gli shunt si usano di solito ben sotto la potenza nominale per limitare il riscaldamento; seguire il declassamento del costruttore. La tensione di offset dell’amplificatore divisa per R è un errore di corrente che pesa soprattutto alle basse correnti.

Servono sensori di corrente, shunt o trasduttori a effetto Hall?

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Come funziona il calcolatore di shunt

Uno shunt è una resistenza di valore molto basso posta nel percorso della corrente; la corrente è la tensione ai suoi capi divisa per la resistenza. Gli shunt industriali si specificano per corrente e caduta di tensione, come 100 A / 75 mV, le resistenze di misura su scheda in milliohm.

Il calcolatore lavora con entrambi. Indica la resistenza, la tensione e la dissipazione alla tua corrente e alla corrente massima, l’errore di resistenza da tolleranza e coefficiente di temperatura, e il guadagno dell’amplificatore e la corrente per codice dell’ADC se inserisci l’ingresso di fondo scala del convertitore.

Taglia e resistenza

Uno shunt da 100 A / 75 mV fa cadere 75 mV a 100 A, quindi R = 75 mV / 100 A = 0,75 mΩ. A 50 A cadono 37,5 mV e dissipa 1,9 W; a 100 A dissipa 7,5 W. La dissipazione scalda lo shunt e la sua resistenza cambia con il coefficiente di temperatura: 50 ppm/K su un riscaldamento di 40 K fanno lo 0,2 %. I costruttori indicano quanto sotto la corrente nominale uno shunt deve lavorare in continuo; segui il loro declassamento.

Scegliere la caduta di tensione

Una caduta maggiore si misura con più precisione ma spreca potenza e scalda lo shunt. 50, 60, 75 e 100 mV sono comuni negli shunt industriali. Su scheda sono tipiche cadute da 10 a 100 mV a piena corrente, scelte perché la tensione di offset dell’amplificatore resti piccola rispetto al segnale. Sotto circa 10 mV a piena corrente, offset e tensioni termoelettriche dei collegamenti diventano una parte rilevante della lettura.

Collegamenti e amplificatore

Misura ai morsetti di misura dello shunt, non a quelli di corrente. Un collegamento a quattro fili (Kelvin) tiene fuori dalla misura la resistenza dei contatti a vite e del cavo. L’offset dell’amplificatore diviso per R è un errore di corrente che prevale alle basse correnti: 100 µV su 0,75 mΩ fanno 0,13 A.

Inserisci l’ingresso di fondo scala dell’amplificatore o dell’ADC per vedere il guadagno che porta la corrente massima al fondo scala, e i bit dell’ADC per vedere la corrente per codice. Il calcolatore di risoluzione dell’ADC e il calcolatore di guadagno dell’amplificatore da strumentazione portano avanti il progetto.

Domande frequenti

Lato alto o lato basso?

Uno shunt sul lato basso, nel ritorno verso massa, è facile da misurare ma solleva la massa del carico. Uno shunt sul lato alto lascia intatta la massa ma richiede un amplificatore che tolleri la tensione di modo comune dell’alimentazione. Gli amplificatori di misura della corrente sono fatti per il lato alto.

Quando è meglio un sensore a effetto Hall?

Quando la corrente è alta, il circuito deve essere isolato o la dissipazione di uno shunt è inaccettabile. Un trasduttore Hall ad anello chiuso non aggiunge calore nel conduttore e fornisce isolamento, a fronte di costo e offset maggiori.

E un trasformatore di corrente?

Un trasformatore di corrente misura solo la corrente alternata ed è limitato dal suo carico; il calcolatore della prestazione dei trasformatori di corrente lo verifica. Uno shunt misura allo stesso modo corrente continua e alternata.

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