Rechenweg
RSh = UMesswerk/(IGesamt−IMesswerk)
Messwerk und Shunt haben denselben Spannungsabfall; der Shunt führt die Differenz aus neuem Gesamtstrom und Messwerkstrom.
Busch 2006, Abschnitt 10.3 und Aufgabe 10-10
Shunt zur Strommesser-Messbereichserweiterung
Messwerk und Shunt haben denselben Spannungsabfall; der Shunt führt die Differenz aus neuem Gesamtstrom und Messwerkstrom.
MINTSI
02
Ergebnis
Zielgröße auswählen und Eingaben berechnen.
Eingaben verstehen
- Erforderlicher Shuntwiderstand RSh — Niederohmiger Parallelwiderstand einschließlich des wirksamen Anschlussanteils.
- Alter Messbereichsendstrom IMesswerk — Strom durch das unveränderte Messwerk bei Vollausschlag; nicht der gewünschte neue Gesamtstrom.
- Spannungsabfall bei Vollausschlag UMesswerk — Spannung direkt über dem Messwerk beim alten Endstrom; sie liegt später ebenso am Shunt an.
- Neuer Messbereichsendstrom IGesamt — Gesamtstrom, bei dem das Messwerk gerade Vollausschlag erreichen soll; muss größer als IMesswerk sein.
Beispiel
10 A Messwerkstrom und 120 mV Bürde bei gewünschtem 100-A-Bereich ergeben ISh=90 A und RSh≈1,333 mΩ.
Annahmen und Grenzen
Ideale Stromteilung bei gleicher Klemmenspannung; Temperaturkoeffizient, Kontaktwiderstände, Impulsbelastung und Kalibrierung fehlen.
Shunt zur Strommesser-Messbereichserweiterung verstehen
Der Rechner dimensioniert den niederohmigen Parallelpfad, mit dem ein vorhandenes Strommesswerk einen höheren Gesamtstrom erfassen kann, ohne dass sein zulässiger Endstrom steigt.
Was beschreibt diese Größe?
Bei Vollausschlag fließt IMesswerk durch das Instrument und IGesamt−IMesswerk durch den Shunt. Weil beide parallel liegen, fällt an beiden dieselbe gemessene Bürdespannung ab.
Formel und Variablen
RSh = UMesswerk/(IGesamt−IMesswerk)
ISh = IGesamt−IMesswerkRSh = UMesswerk/IShPSh = UMesswerk·ISh
| Symbol / Eingabe | Bedeutung |
|---|---|
| Erforderlicher Shuntwiderstand RSh | Niederohmiger Parallelwiderstand einschließlich des wirksamen Anschlussanteils. |
| Alter Messbereichsendstrom IMesswerk | Strom durch das unveränderte Messwerk bei Vollausschlag; nicht der gewünschte neue Gesamtstrom. |
| Spannungsabfall bei Vollausschlag UMesswerk | Spannung direkt über dem Messwerk beim alten Endstrom; sie liegt später ebenso am Shunt an. |
| Neuer Messbereichsendstrom IGesamt | Gesamtstrom, bei dem das Messwerk gerade Vollausschlag erreichen soll; muss größer als IMesswerk sein. |
Eingaben richtig wählen
IMesswerk und UMesswerk gehören zusammen und stammen aus Datenblatt, Skalenangabe oder Messung des vorhandenen Instruments. IGesamt ist der gewünschte neue Bereichsendwert und muss größer sein.
So benutzt du den Rechner
Bestimme zuerst den Spannungsabfall des Messwerks bei seinem alten Endstrom. Lege dann den neuen Endstrom fest. Prüfe nach der Widerstandsberechnung zusätzlich Verlustleistung, Anschlusskonzept und Temperaturdrift des realen Shunts.
Schritt-für-Schritt-Beispiel
Bei IMesswerk=10 A, UMesswerk=120 mV und IGesamt=100 A fließen 90 A durch den Shunt. RSh=0,12 V/90 A=1,333 mΩ; seine Verlustleistung beträgt dabei 10,8 W.
Ergebnis und Einheiten verstehen
Der kleine Wert schließt Leitungs- und Kontaktwiderstände praktisch mit ein. Schon Bruchteile eines Milliohm verändern die Stromteilung messbar.
Die Bürdespannung darf in mV eingegeben werden; der Ergebniswert wird zweckmäßig in mΩ angezeigt. Stromangaben müssen sich auf denselben Vollausschlag beziehen.
Typische Anwendungen
Analoge Amperemeter, externe Messshunts für Prüfstände und Lehrversuche zur Stromteilerregel.
Annahmen, Grenzen und typische Fehler
Stationärer Gleichstrom und ideal parallele Anschlüsse. Wechselstrom, Induktivität, Eigenerwärmung, Kelvin-Anschluss und Impulsenergie werden nicht dimensioniert.
Typischer Fehler: Nicht IGesamt, sondern nur IGesamt−IMesswerk fließt durch den Shunt. Außerdem darf der berechnete Widerstand nicht ohne Leistungs- und Temperaturprüfung ausgewählt werden.
Häufige Fragen
Wofür ist „Shunt zur Strommesser-Messbereichserweiterung“ gedacht?
Analoge Amperemeter, externe Messshunts für Prüfstände und Lehrversuche zur Stromteilerregel.
Woher kommen die Eingabewerte?
IMesswerk und UMesswerk gehören zusammen und stammen aus Datenblatt, Skalenangabe oder Messung des vorhandenen Instruments. IGesamt ist der gewünschte neue Bereichsendwert und muss größer sein.
Was bildet das Ergebnis nicht ab?
Stationärer Gleichstrom und ideal parallele Anschlüsse. Wechselstrom, Induktivität, Eigenerwärmung, Kelvin-Anschluss und Impulsenergie werden nicht dimensioniert.