Điện trở shunt là một loại điện trở đặc biệt có giá trị rất nhỏ, được thiết kế để đo dòng điện lớn một cách chính xác. Khác với các điện trở thông thường được sử dụng để hạn chế dòng điện, shunt lại được tạo ra để “nhìn thấy” dòng điện mà không làm thay đổi đáng kể hoạt động của mạch. Điện trở shunt được ứng dụng để đo dòng một chiều DC.
Áp dụng định luật Ohm: I = U/R
- Dòng 100A đi qua điện trở shunt 0.75mΩ đối với shunt 100A/75mV
- Điện áp rơi: U = 100A × 0.75mΩ = 75mV
- Khi đo điện áp tại 75mV tương ứng với tải 100A
Công thức tính điện trở shunt:
R = U/I
Điện trở shunt là gì?
Điện trở shunt được thiết kế từ mangamin và các hợp kim đồng đặc biệt giúp bản thân nó có điện trở thấp. Chính vì điều này mà điện trở DC sẽ cho dòng điện đi qua mà không có cản trở dòng điện như các loại điện trở khác.
Điện áp rơi trên shunt tỉ lệ thuận với dòng điện cần đo. Vì thế điện trở shunt luôn có các giá trị cơ bản: 100A/75mV.
- Dòng từ 0-100Ampe
- Điện áp rơi 0-75mV
- Tại 0mV tương ứng dòng 0A
- Tại 37,5mV tương ứng 50A
- Tại 75mV tương ứng 100A
Dòng định mức của điện trở shunt có nhiều loại: 100A, 500A, 1000A. Điện áp rơi cũng có nhiều chuẩn: 75mV, 100mV, 120mV, 150mV…
Nguyên lý điện trở shunt
Khi dòng điện chạy qua shunt, sẽ xuất hiện một điện áp rơi nhỏ trên hai đầu của nó theo định luật Ohm (U = I × R). Điện áp này tỷ lệ thuận với dòng điện cần đo. Thiết bị đo điện áp (thường là mV) được kết nối song song với shunt để đo điện áp rơi này, sau đó quy đổi thành giá trị dòng điện tương ứng.
Chức năng của điện trở shunt
Dựa vào điện áp rơi trên shunt chúng ta dễ dàng đo được dòng điện DC truyền về PLC, bộ điều khiển, HMI…thông qua một bộ chuyển đổi tín hiệu điện trở shunt hay nói chính xác hơn là chuyển đổi điện áp rơi của shunt thành tín hiệu analog 4-20mA hoặc 0-10V.
Khi đó:
Điện trở shunt 100A/75mV, bộ chuyển đổi shunt 0-75mV sang 0-10V:
- Điện áp trên shunt: U = I x R
- Chuyển sang 0-10V: điện áp trên shunt là 0-75mV cần được khuếch đại ra 0-10V bằng bộ chuyển đổi tín hiệu shunt.
| Mức (%) | Dòng điện (A) | Điện áp shunt (mV) | Điện áp đầu ra (V) |
| 0% | 0 | 0 | 0 |
| 25% | 25 | 18.75 | 2.5 |
| 50% | 50 | 37.5 | 5.0 |
| 75% | 75 | 56.25 | 7.5 |
| 100% | 100 | 75 | 10.0 |
Đo dòng bằng điện trở shunt
Đo dòng bằng điện trở shunt được sử dụng từ lâu đời bằng cách đo điện áp rơi trên shunt. Điều này đặc biệt hiệu quả với dòng cao từ vài trăm cho đến vài nghìn Ampe. Một trong những lý do shunt được ưu tiên sử dụng là bản thân shunt không có linh kiện điện tử hay phụ kiện gì bên trong nên có tuổi thọ cao.
Các ưu điểm mà điện trở shunt được ưu tiên sử dụng:
- Độ chính xác cao sai số 0,1% – 0,5% tùy hãng
- Đo được tải lớn: vài trăm cho đến hàng nghìn Ampe
- Khó bị hư hỏng vì không có linh kiện điện tử
- Tốc độ phản hồi nhanh
- Có nhiều điện áp rơi được chuẩn hóa: 50mV, 75mV, hoặc 100mV
Cách mắc điên trở shunt
Cách mắc điện trở shunt khá đơn giản:
- Điện trở shunt được mắc nối tiếp với tải để đo điện áp rơi sinh ra khi dòng điện đi qua.
- Một đầu shunt được nối với nguồn +DC
- Một đầu còn lại đấu với Tải
- Đầu còn lại của tải đấu với nguồn -DC
Điện trở shunt 100A/75mV có ý nghĩa gì?
Điện trở shunt luôn luôn có hai thông số cần quan tâm dòng điện của tải và điện áp rơi:
- Dòng tải đi qua shunt có giá trị vài chục ampe cho tới hàng nghìn ampe & đứng trước điện áp. Các thang đo chuẩn: 50A, 100A, 200A, 300A, 500A …
- Điện áp rơi tương ứng với tải đi qua thường có các giá trị chuẩn: 0-75mv, 0-100mV, 0-120mV, 0-20mV …
Như vậy: điện trở shunt ghi 100A/75mV tương ứng dòng lớn nhất đi qua điện trở là 100A khi đó điện áp rơi sẽ là 75mV. Dòng điện đi qua shunt sẽ tỉ lệ thuận với điện áp rơi.
- Nếu dòng nhỏ thì điện áp rơi nhỏ
- Khi dòng lớn thì điện áp rơi tăng dần, không quá 75mV
- Dòng max chỉ 100A và điện áp rơi lúc này là 75mV
Để truyền tín hiệu về PLC để giám sát hoặc điều khiển cần một bộ chuyển đổi tín hiệu nhận 0-75mV để khuếch đại thành tín hiệu 0-10V hoặc 4-20mA tiêu chuẩn như bộ chuyển đổi tín hiệu điện trở shunt Z109RGE2-1 của Seneca.
Tóm lại,
- Điện trở shunt được dùng để đo tải của dòng điện một chiều DC dựa trên điện áp rơi xuất ra của shunt.
- Điện áp rơi tiêu chuẩn: 0-75mV, 0-100mV, 0-150mV, 200mV …
- Tín hiệu ngõ ra tuyến tính với dòng đi qua shunt nhưng không vượt quá giá trị ghi trên shunt.
- Điện trở shunt được mắc nối tiếp trong mạch điện DC.
- Cần một bộ khuếch đại tín hiệu mV của shunt thành tín hiệu analog 4-20mA / 0-10V để truyền về PLC hoặc các bộ điều khiển.
Tới đây anh em có cần mình chia sẻ thêm thông tin gì khác không, mạch khuếch đại có cần chuẩn cao hay không, cứ hỏi nha. Anh em đang làm dự án gì mà cần bộ này, nói mình nghe nha.
Chúc anh em thành công!
BÀI VIẾT LIÊN QUAN