Derivações

Resistências shunt para uma medição precisa de correntes elevadas

Guia para shunts


Guia Resistências de derivação
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Resistência de derivação - O que é isso?

Uma potência eléctrica elevada - para além da utilização de alta tensão - só pode ser obtida com correntes eléctricas elevadas. No entanto, as correntes elevadas não podem ser facilmente medidas com amperímetros normais, uma vez que estes param normalmente em alguns amperes. Por conseguinte, é necessário encontrar uma forma de garantir que a maior parte da corrente geradora de calor não passa através do contador, mas é encaminhada para além dele. A forma mais fácil de o fazer é utilizar uma ligação em paralelo em que os parâmetros do ramo são conhecidos com muita precisão. Shunt significa "derivação, ramo" e é também utilizado como expressão para ligação em paralelo. Atualmente, são utilizados aqui produtos especialmente concebidos para a medição de corrente - as resistências shunt. Estas permitem a medição de correntes muito elevadas com uma precisão impressionante.
Têm uma resistência eléctrica muito baixa (na gama dos miliohm) e, nos produtos modernos, estão equipadas com ligações separadas para corrente e tensão. Se se quiser medir uma corrente elevada, estes componentes são integrados diretamente no circuito principal e utilizam-se as tomadas de tensão para medir a queda de tensão com um voltímetro. Uma vez que a resistência do shunt é conhecida, a corrente pode - no caso de corrente contínua - ser simplesmente calculada utilizando a lei de Ohm.


Elemento de resistência, bloco de terminais e terminais

Como material de resistência propriamente dito, é utilizada uma liga especial de cobre-níquel-manganês conhecida como manganina para os shunts. O manganês é ideal para estas aplicações de medição porque tem um coeficiente de resistência térmica muito baixo e previsível e permanece muito estável ao longo do tempo.
O bloco de terminais é normalmente feito de latão ou cobre, onde os fios de alta corrente são conectados ao shunt e onde as conexões de medição estão localizadas. O shunt tem uma posição para condutores de corrente pesada e dois terminais mais pequenos para ligar os fios de deteção de tensão. A queda de tensão é medida nos terminais do sensor e assim a corrente através do shunt pode ser determinada.


Corrente nominal e tensão de saída

A corrente nominal é a corrente através do shunt especificado para o produto que resulta na queda de tensão especificada, ou valor de saída em milivolts.
Por outras palavras, a corrente nominal flui através do shunt quando a tensão de saída atinge o valor especificado na folha de dados. Esta tensão serve como tensão de referência na seleção do componente, porque permite calcular diretamente a carga (a potência decrescente) no elemento (para corrente DC: potência = corrente x tensão). O valor também é indicado no próprio elemento e também corresponde à potência máxima para a qual o componente está especificado.


Corrente de funcionamento e redução de potência

Em condições normais de funcionamento, recomendamos que os engenheiros utilizem a derivação a não mais de 2/3 da sua corrente nominal. Nas nossas fichas técnicas, este valor é indicado como corrente de funcionamento. Este fator de segurança garante uma longa vida útil.


Tolerâncias

Os shunts têm uma tolerância padrão de 0,25% para a saída de tensão e são calibrados à temperatura ambiente. Muitos dos nossos modelos estão também disponíveis com tolerâncias de apenas 0,1%.


Potência nominal

O shunt dissipa a energia gerada pela queda de tensão através do elemento resistivo, gerando calor. Esta dissipação de energia está sujeita à lei de Ohm e resulta num consumo de energia muito baixo dos componentes, uma vez que a resistência está na gama dos miliohm. No entanto, é necessário garantir que o calor gerado possa ser dissipado. Um shunt de 10 A com uma tensão de saída de 100 mV é operado com a potência máxima permitida.
Potência P = corrente nominal I x queda de tensão U = 10 A x 100 mV = 1 Watt


Temperatura de funcionamento

As derivações funcionam mais corretamente a temperaturas entre 30 °C e 60 °C. Deve ter-se o cuidado de assegurar que o calor gerado pelo consumo de energia possa ser dissipado. Por isso, é necessário observar as instruções de montagem. É claro que as derivações também podem ser operadas a temperaturas mais baixas, mas isso reduzirá a precisão. Neste caso, recomenda-se que o componente seja calibrado separadamente para esta gama de desvios. Em princípio, a temperatura dos elementos da resistência deve ser limitada a 125 °C para um funcionamento normal. Se a temperatura exceder os 145 °C, são de esperar danos permanentes. Por favor, assegure uma dissipação de calor adequada.


Coeficiente de temperatura

O Coeficiente de Resistência à Temperatura (TCR) indica como o valor da resistência se altera em resultado das alterações de temperatura, incluindo o auto-aquecimento. O TCR do material do elemento resistivo que utilizamos, a manganina, é normalmente indicado em ppm/°C (partes por milhão por grau Celsius) e tem um valor típico de 20 ppm/°C.


No campo das fontes de alimentação modernas, tais como sistemas de gestão de baterias e accionamentos eléctricos, as correntes elevadas têm frequentemente de ser medidas com precisão. Especialmente em aplicações no domínio das energias renováveis, existe uma procura de baterias com maior capacidade, que requerem tempos de carregamento mais curtos e, por conseguinte, o desempenho dos sistemas está a tornar-se cada vez mais elevado.

Aqui, são necessárias medições precisas e monitorização de correntes elevadas. Para atender a esses requisitos, os resistores de derivação geralmente oferecem a solução mais simples. A seleção de shunts para a aplicação é feita de acordo com o estilo da caixa, a corrente nominal necessária e a saída de mili-volts, que é determinada pelo valor da resistência.

Os shunts são frequentemente componentes individuais e personalizados. Com a nossa "Engenharia de Resistências", aconselhamo-lo relativamente à sua aplicação e encontramos a melhor solução de produto; e isto já a partir de quantidades relativamente pequenas. Somos o seu parceiro para produtos de qualidade garantida. Com uma elevada fiabilidade de fornecimento, apostamos numa cooperação a longo prazo e acompanhamo-lo ao longo de todo o ciclo de vida da sua aplicação.