נגדי shunt הם רכיבי חישה חשובים לדגימת זרם במוני חשמל. הם מנצלים את מאפייני ההתנגדות הנמוכה של סגסוגת נחושת-מנגן כדי להשיג מדידת זרם מדויקת על ידי מדידת מפל המתח על פני הנגד כאשר זרם זורם דרכו (חוק אוהם V=I×R). הם גם פתרון דגימה-נמוך ובעל התאמה גבוהה במוני חשמל.
נכון לעכשיו, התעשייה מסווגת בעיקר נגדי shunt של מדי חשמל על סמך תהליך הריתוך, שיטת ההתקנה, מפרטים מבניים ורמת דיוק. סוגים שונים מציגים הבדלים משמעותיים בתהליך, בביצועים ובתרחישים ישימים, וכולם חייבים לעמוד בתקנים לאומיים/תעשייתיים כגון JB/T 11722-2013 ו-DL/T 2345-2021.
מסווג לפי תהליך ריתוך: shunt מולחם לעומת shunt מרותך קרן אלקטרונים
זהו סיווג של מדדי חשמל המבוססים על תהליך הייצור שלהם, הקובע את מהימנות המוצר, הדיוק ויכולת ההתאמה לטמפרטורה. ריתוך קרן אלקטרוני היא טכנולוגיה חדשה שמחליפה כיום את שיטות ההלחמה המסורתיות.
שאנט מולחם
1. תכונות תהליך
חיבור על ידי הלחמת יריעת ההתנגדות למנגנין למסוף הנחושת באמצעות חומרי הלחמה מסורתיים, התהליך פשוט ועלויות ייצור נמוכות.
2. מאפייני ליבה
קיימת בעיה של יצירת חום בשכבת ההלחמה. מסוף המנגנין והנחושת נוטים להיפרד עקב התרחבות והתכווצות תרמית, וכתוצאה מכך מקדם טמפרטורה גבוה יחסית, יציבות התנגדות ממוצעת ויכולת-חלשה של פגיעת ברק.
3. תרחישי יישום
מוני חשמל כלליים ומדי חשמל חסכוניים עם דרישות נמוכות לדיוק מדידה.
Electron Beam Welded Shunt
1. תכונות תהליך
אין שימוש בחומרי הלחמה. מסוף המנגנין והנחושת מתמזגים למקשה אחת באמצעות אלומת אלקטרונים בטמפרטורה גבוהה-. יש לו דרישות גבוהות במיוחד לטוהר חומרי מנגנין ונחושת, תוך דיוק תהליך קפדני.
2. מאפייני ליבה
יש לו מקדם טמפרטורה נמוך, כמעט ללא סחיפה של התנגדות וללא ייצור חום נוסף מחומרי הלחמה. מסוף מנגנין ונחושת לעולם לא נפרדים. הוא יכול להסתגל בקלות למוני חשמל בדרגה 0.5, לעבור את מבחן מכת הברק של 3000A/10ms, ובעל עמידות חמצון ויכולת עומס יתר חזקה יותר.
3. תרחישי יישום
מדי חשמל DC בעוצמה בינונית וגבוהה (ערימות טעינה, פוטו-וולטאים), מדי חשמל בדרגה-תעשייתית ומדי חשמל חיצוניים בסביבות- רחבות של טמפרטורות. זוהי גם הבחירה המיינסטרים עבור shunts משולבים של מד חשמל DC כרגע.
מסווג לפי שיטת התקנה: מובנה-ב-shunt משולב לעומת shunt נפרד חיצוני
סיווג זה מכוון בעיקר למוני אנרגיה DC (במיוחד עבור עמדות טעינה לרכב חשמלי). ההבדל העיקרי טמון בשאלה האם נגד ה-shunt משולב בגוף מד האנרגיה, מה שמשפיע ישירות על התקנת המונה, צריכת החשמל, יכולת האנטי--הפרעות ושגיאת מדידה כוללת. זה גם שיקול מרכזי בבחירת מדי אנרגיה עבור עמדות טעינה.
פיצול חיצוני-סוג Shunt
1. תכונות מבניות
השאנט אינו תלוי בגוף מד החשמל ויש לחבר אותו למונה באמצעות חוטי דגימה. יש לתכנן מרחב התקנה נפרד ותוואי חיווט.
2. מאפייני ליבה
כדי להפחית את הפרעות הדגימה-למרחקים ארוכים, העברת אותות-במתח גבוה (75mV/50mV) מאומצת בעיקר, וכתוצאה מכך צריכת חשמל ויצירת חום גבוהים משמעותית (צריכת החשמל מגיעה ל-22.5VA בתנאי עבודה של 300A). שגיאות המדידה משולבות על-ידי תהליך המונה, השאנט ותהליך החיווט, מה שמוביל לאי-ודאות שגיאה כוללת גבוהה (עבור שאנט רגיל של Class 1.0 מטר + Class 0.5, השגיאה הכוללת יכולה להגיע ל-±1.5%). יש לו יכולת אנטי{12}}חלשה של הפרעות אלקטרומגנטיות.
3. תרחישי יישום
מדי חשמל מוקדמים של ערימת טעינת DC, ערימות טעינה כפולות של רובות DC, ותרחישי מדידת אחסון אנרגיה עם דרישות נמוכות לשטח התקנה.
Shunt משולב-מובנה
1. תכונות מבניות
השאנט משולב ישירות בתוך גוף מד החשמל, ללא צורך בחוטי דגימה חיצוניים. יש צורך רק בקווי מתח חיצוני וקווי תקשורת, מה שהופך את החיווט לפשוט ביותר.
2. מאפייני ליבה
הוא מאמץ העברת אותות-במתח נמוך (6mV). ל-shunt יש ערך התנגדות קטן יותר, וצריכת החשמל שלו היא רק 1/12 מזו של הסוג המפוצל-(רק 1.8VA בתנאי עבודה של 300A), כולל ייצור חום נמוך ועליית טמפרטורה ניתנת לשליטה. קישור הדגימה קצר וסגור, ללא סופרפוזיציה נוספת של שגיאות, ודיוק המדידה יכול להגיע לדרגה 0.5 (שגיאה ±0.5%). יש לו יכולת חזקה נגד-הפרעות והוא יכול גם לממש איטום עופרת משולב כדי למנוע חבלה.
3. תרחישי יישום
מדי חשמל-יחידים חדשים עם ערימת טעינה DC, מדי חשמל פוטו-וולטאיים-בדיוק גבוה, ומדדי חשמל קומפקטיים-לכלי רכב/אגירת אנרגיה קטנה. זהו כיוון ההתפתחות הטכנולוגי של מדי חשמל DC.
3. תרחישים ישימים: מד האנרגיה החדש של-אקדח DC טעינת ערימת אנרגיה, מד אנרגיה מדיד פוטו-וולטאי ברמת דיוק גבוהה-וקומפקטי-בלוח/קטן-מד אנרגטי אגירת אנרגיה מייצגים את כיוון ההתקדמות הטכנולוגית עבור מדי אנרגיה DC.
מסווג לפי מפרטים מבניים: shunts זרם סטנדרטיים מסדרת FL
זהו דגם מבני נפוץ של shunt מד כוח DC. רכיבי הליבה מחולקים לסוג הבסיסי FL-2 ולסוג FL-29/FL-39 בעל הספק גבוה, שניהם כוללים מבנה של ארבעה טרמינלים (מסופי זרם חיצוניים ומסופי פוטנציאל פנימיים), המתאימים לטווחי זרם ולמתחי מוצא שונים.
סוג 1.FL-2:דגם מיינסטרים בסיסי, דרגת דיוק 0.5/1.0, טווח זרם 1A~15000A, אפשרויות מתח מוצא מדורג כוללות 20mV, 30mV, 50mV, 75mV, 100mV (75mV הוא סטנדרטי), עליית טמפרטורה פחות מ-או שווה ל-80 מעלות מתחת ל-50A או מעל 50A ומעלה, פחות מ-02 מעלות ומעלה. מתאים לרוב מדי אנרגיה AC ולמוני אנרגיה DC בהספק קטן עד בינוני;
2.FL-29/FL-39 סוג:גרסת-הספק משופרת של ה-FL-2, המיועדת ליישומי זרם גבוה במיוחד- מעל 2000A. הוא כולל בסיס מבודד עמיד לטמפרטורות- גבוה ויכולת עומס יתר חזקה יותר, מתאים ליישומי מדידת DC בעוצמה גבוהה במיוחד;
3. תכונות כלליות:כל הדגמים משתמשים בגיליונות התנגדות מסגסוגת נחושת-מנגן + מחברי נחושת, תומכים במידות מותאמות אישית, ויצרנים מסוימים יכולים לספק מפרטים מיוחדים לייצוא, תוך התאמה לתקנים לאומיים שונים של מדי אנרגיה.
מסווג לפי רמת דיוק: 0.2 מחלקה / 0.5 מחלקה / שאנטים מחלקה 1
סיווג זה מבוסס על תקן DL/T 2345-2021 עבור שאנטים חיצוניים של מדי אנרגיה DC. דרגת הדיוק תואמת ישירות את דיוק המדידה של מד האנרגיה ומהווה גם מחוון ליבה לבדיקת המפעל של השאנט.
מגבלות שגיאה בסיסיות של נגדי shunt
| זרם טעינה (I) | מצב מדידה | מחלקה 0.2 | כיתה 0.5 | כיתה 1 |
|---|---|---|---|---|
| 0.01 Iₙ פחות או שווה ל-I פחות או שווה ל-0.05 Iₙ | לאחר ייצוב תרמי של הנגד shunt | ±0.4% | ±1% | ±2% |
| 0.05 Iₙ פחות או שווה ל-I פחות או שווה ל-1.2 Iₙ | לאחר ייצוב תרמי של הנגד shunt | ±0.2% | ±0.5% | ±1% |
1.Class 0.2 Shunt
דרגת הדיוק הגבוהה ביותר עם שגיאה בסיסית מינימלית בתנאי ייחוס. ההשפעה של שינויים בטמפרטורה ולחות על שגיאות נשלטת בקפדנות.יישומים: כיול מעבדה, מדי-דיוק גבוהים של מדי חשמל תעשייתיים ומדדי חשמל בשחרור ממכס.
2.Class 0.5 Shunt
מעמד הדיוק המיינסטרים בתעשייה.יישומים: מדי חשמל AC אזרחי/תעשייתי, מדי חשמל בערימת טעינת DC, ומדי חשמל מדידים פוטו-וולטאיים. זהו גם הדיוק הסטנדרטי ל-shunts מסדרת FL.
3.Shunt Class 1
שיעור דיוק-חסכוני.יישומים: מדידת זרם גבוהה- מעל 5000A, מדי חשמל ברשת חשמל עם דרישות דיוק נמוכות, ומדי חשמל זמניים.
טבלת השוואה של סוגי ליבות עבור מדדי חשמל
כדי להמחיש בצורה ברורה יותר את ההבדלים בין סוגים שונים, הקטע הבא משווה בין ארבעה נגדי shunt הליבה-מולחטים/אלקטרון מולחמים (תהליך) ופנימיים/חיצוניים (התקנה)-שהם הנפוצים ביותר בתעשייה, בהתבסס על מדדי הביצועים העיקריים שלהם.
| ממד השוואה | מנגנין חוט shunt | Electron-Shunt מרותך לקורות | סוג דיסקרטי חיצוני | סוג משולב פנימי |
|---|---|---|---|---|
| מקדם טמפרטורה | >50 עמודים לדקה | < 30 ppm | - | - |
| פיזור הספק של 300 A (דוגמה) | - | - | 22.5 VA | 1.8 VA |
| שגיאת דיוק מדידה | ±1% ~ ±2% | ±0.5% ~ ±1% | ±1.5% (מצטבר) | ±0.5% (לא-מצטבר) |
| יכולת נגד-הפרעות | מְמוּצָע | חָזָק | חלש (לידי דגימה ארוכים) | חזק (לולאת אות חתומה) |
| עלות ייצור | נָמוּך | בינוני-גבוה | נמוך (פתרון-ברמת המערכת) | בינוני (פתרון משולב) |
| תרחישי יישום אופייניים | מדי אנרגיה כלליים למגורים | מדי אנרגיה תעשייתיים / DC / רחבים- | מד אנרגיה כפול-DC מהיר- | מדי אנרגיה פוטו-וולטאיים-מהירה DC |