Điện trở shunt là gì?
Điện trở shunt là loại điện trở có giá trị rất thấp. Thường được sản xuất bằng vật liệu có hệ số nhiệt độ thấp. Điện trở shunt được kết nối song song với ampe kế để mở rộng phạm vi đo. Nó cũng được kết nối nối tiếp với tải cần đo dòng điện.
Điện trở shunt dùng để làm gì?
Điện trở shunt được sử dụng để đo dòng điện xoay chiều hoặc dòng điện trực tiếp bằng cách đo điện áp rơi trên điện trở.
Công cụ được sử dụng để đo dòng điện là ampe kế. Hầu hết các loại ampe kế hiện đại đo dòng điện bằng cách đo điện áp rơi trên một điện trở đã biết trước. Công thức tính dòng điện là I = V/R (định luật Ohm).
Tuy nhiên, khi dòng điện quá cao đối với ampe kế, cần phải sử dụng cách đo khác. Giải pháp là kết nối ampe kế song song với một điện trở shunt chính xác. Điện trở shunt thường là loại manganin có độ chính xác cao và giá trị điện trở thấp. Chỉ một phần trăm nhỏ dòng điện chạy qua ampe kế, giúp đo được dòng điện lớn. Với cách này, ta có thể tính toán chính xác cường độ dòng điện thực tế. Tuy nhiên, cần không vượt quá điện áp định mức của ampe kế. Điều này có nghĩa là dòng điện tối đa nhân với giá trị điện trở không được cao hơn điện áp định mức. Điện trở shunt càng thấp thì nhiễu trong mạch càng ít, tuy nhiên độ phân giải càng nhỏ thì điện áp rơi càng giảm.
Cách mắc điện trở shunt trong mạch để đo dòng điện
Có 2 cách mắc điện trở shunt như sau:
- Trong cách mắc này, shunt được đặt ở phía nối đất để loại bỏ điện áp chế độ thông thường. Tuy nhiên, vẫn có nhược điểm khác tồn tại.
- Trong cách mắc này, điện áp chế độ thông thường có thể quá cao đối với ampe kế.
Điều quan trọng là phải chọn vị trí mắc shunt trong mạch cẩn thận. Khi mạch chia sẻ nối đất chung với thiết bị đo lường, shunt nên được mắc càng gần nối đất càng tốt. Lý do là để bảo vệ ampe kế khỏi điện áp chế độ thông thường có thể quá cao và gây hỏng thiết bị hoặc cho kết quả sai. Một bất lợi khác là các rò rỉ bỏ qua shunt có thể không được phát hiện. Trong trường hợp mắc điện trở shunt trong chân không có nối đất, nó cần được cách ly với đất hoặc có bộ phân áp hoặc bộ khuếch đại cách ly để bảo vệ thiết bị. Có các phương pháp khác để không kết nối thiết bị đo lường trực tiếp với mạch điện áp cao, ví dụ như sử dụng hiệu ứng Hall. Tuy nhiên, điện trở shunt vẫn là một lựa chọn tốt vì giá thành rẻ và phù hợp.
Cách tính điện trở shunt
Để tính điện trở shunt, cần xác định một số thông số quan trọng. Điện trở shunt có dòng điện định mức tối đa. Giá trị điện trở được tính dựa trên điện áp rơi ở dòng điện định mức tối đa. Ví dụ, một điện trở shunt định mức 100A và có điện áp rơi là 50mV, điện trở shunt sẽ được tính là 50/100 = 0,5 mOhm. Điện áp rơi ở dòng điện tối đa thường được định mức là 50, 75 hoặc 100 mV.
Các thông số quan trọng khác bao gồm dung sai điện trở, hệ số nhiệt độ và công suất định mức. Công suất định mức cho biết lượng điện mà điện trở có thể tiêu tán ở một nhiệt độ môi trường cố định mà không làm hỏng hay thay đổi thông số điện trở. Công suất tiêu thụ có thể được tính toán bằng định luật Joule. Điện trở shunt thường có hệ số suy giảm 66% để hoạt động liên tục trong thời gian dài hơn hai phút. Nhiệt độ cao ảnh hưởng tiêu cực đến độ chính xác của shunt. Từ nhiệt độ 80 độ C trở lên, hiệu suất nhiệt sẽ giảm và khi nhiệt độ càng tăng thì hiệu suất càng kém. Từ nhiệt độ 140 độ C trở lên, điện trở sẽ hỏng và giá trị điện trở sẽ thay đổi vĩnh viễn.
Edited by Dnulib
