Ausführliche Erläuterung der Berechnung des Shunt-Widerstands des Amperemeters

Bei der Stromkreismessung ist das Amperemeter eines der am häufigsten verwendeten Messwerkzeuge. Um größere Ströme zu messen, ist häufig die Verwendung eines Shunts erforderlichWiderstand(auch bekannt alsShunt), um den Bereich des Amperemeters zu erweitern. Die Auswahl und Berechnung des Shunt-Widerstands hat direkten Einfluss auf die Genauigkeit und Sicherheit der Messung. In diesem Artikel wird die Berechnungsmethode für den Shunt-Widerstand von Amperemetern systematisch vorgestellt, um den Lesern zu helfen, ihre Prinzipien und Anwendungen zu beherrschen.

1. Grundprinzipien von Amperemeter und Shunt-Widerstand

Der Innenwiderstand des Amperemeter ist gering und das Messgerät kann beschädigt werden, wenn große Ströme direkt gemessen werden. An beide Enden des Amperemeters ist ein Shunt-Widerstand parallel angeschlossen, so dass der Großteil des Stroms durch den Shunt-Widerstand fließt und das Amperemeter nur einen Teil des Stroms misst. Durch das Widerstandsverhältnisverhältnis zwischen Shunt-Widerstand und Amperemeter kann der Strombereich erweitert werden.

2. Die Rolle des Shunt-Widerstands

Die Hauptfunktion des Shunt-Widerstands besteht darin, große Ströme abzuleiten, das Amperemeter vor Schäden durch Überstrom zu schützen und die Genauigkeit der Strommessung sicherzustellen. Durch eine sinnvolle Auslegung des Shunt-Widerstands können Spannungsabfall und Leistungsverlust reduziert und eine Beeinträchtigung des normalen Betriebs der Schaltung vermieden werden.

3. Grundformel zur Berechnung des Shunt-Widerstands

Angenommen, der Amperemeterbereich ist I_m, der Innenwiderstand ist R_m, der maximal zu messende Strom ist I_max und der Shunt-Widerstand ist R_s, dann gilt gemäß dem Stromverteilungsprinzip:

I_m × R_m = (I_max I_m) × R_s

Daraus können wir Folgendes erhalten:

R_s = (I_m × R_m) / (I_max I_m)

Diese Formel ist die Grundlage für den Entwurf von Shunt-Widerständen.

4. Wählen Sie den entsprechenden Amperemeterbereich aus

Vor der Berechnung des Shunt-Widerstands müssen der Bereich und der Innenwiderstand des Amperemeters geklärt werden. Wenn der Messbereich zu klein ist, ist der Shunt-Widerstand klein und die Leistung hoch; Ist der Messbereich zu groß, nimmt die Messgenauigkeit ab. Eine sinnvolle Auswahl des Messbereichs ist die Voraussetzung für die Gewährleistung von Messgenauigkeit und -sicherheit.

5. Leistungsberechnung des Shunt-Widerstands

Der Shunt-Widerstand hält im Betrieb einem großen Strom stand und die erzeugte Leistung beträgt:

P = I_s² × R_s

Dabei ist I_s = I_max. I_m ist der Strom durch den Shunt-Widerstand. Die Leistung des Shunt-Widerstands muss mit einer Nennleistung größer als der berechnete Wert gewählt werden, um Sicherheit und Stabilität zu gewährleisten.

6. Material- und Strukturauswahl des Shunt-Widerstands

Shunt-Widerstände verwenden im Allgemeinen einen niedrigen Temperaturkoeffizienten und eine hohe StabilitätLegierungsbeständigkeitOder Kupferfolienwiderstände, um Genauigkeit und Stabilität für den Langzeiteinsatz zu gewährleisten. Gleichzeitig sollte der Shunt-Widerstand eine gute Wärmeableitungsleistung aufweisen, um Widerstandsänderungen aufgrund von Überhitzung zu vermeiden.

7. Aufbau des Shunt-Widerstands für Mehrbereichs-Amperemeter

Das Mehrbereichs-Amperemeter realisiert unterschiedliche Bereichsmessungen durch die Schaltung unterschiedlicher Shunt-Widerstände. Beim Entwurf muss der Shunt-Widerstandswert für jeden Bereich berechnet werden, um sicherzustellen, dass der Amperemeterwert während des Schaltens genau und sicher ist.

8. Fehler und Korrekturen in der praktischen Anwendung

Der tatsächliche Widerstandswert des Shunt-Widerstands kann aufgrund von Herstellungsfehlern und Temperaturänderungen abweichen und die Messgenauigkeit beeinträchtigen. Durch die Kalibrierung und Auswahl hochpräziser Widerstände können Fehler effektiv reduziert werden.

9. Vorsichtsmaßnahmen für die Installation des Shunt-Widerstands

Stellen Sie bei der Installation sicher, dass der Shunt-Widerstand und das Amperemeter parallel geschaltet sind und einen guten Kontakt haben, um zu verhindern, dass Kontaktwiderstände die Messung beeinflussen. Der Shunt-Widerstand sollte fest befestigt sein, um Vibrationen und mechanische Schäden zu vermeiden.

Die Berechnung des Shunt-Widerstands eines Amperemeters ist ein wichtiger Bestandteil der Strommessung. Durch eine vernünftige Berechnung des Widerstands und der Leistung des Shunt-Widerstands sowie die Auswahl geeigneter Materialien und Strukturen kann der Amperemeterbereich effektiv erweitert, die Sicherheit des Instruments geschützt und die Messgenauigkeit gewährleistet werden. Die Beherrschung der Konstruktionsprinzipien und Anwendungsfähigkeiten von Shunt-Widerständen ist für die elektronische Messung und das Debuggen von Schaltkreisen von großer Bedeutung. Wir hoffen, dass die Einführung dieses Artikels den Lesern dabei helfen kann, die Berechnungsmethode für den Shunt-Widerstand von Amperemetern systematisch zu verstehen und anzuwenden.