Shunt (Elektrotechnik)

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Ein Shunt ist ein niederohmiger elektrischer Widerstand, der zur Messung des elektrischen Stromes verwendet wird (Messwiderstand). Der Strom, der durch einen Shunt fließt, verursacht einen zu ihm proportionalen Spannungsabfall, der gemessen wird.

Prinzip[Bearbeiten]

50-A-Shunt mit Vierleiteranschluss (Kelvin-Klemmen)

Strommessgeräte mit analogen oder digitalen Anzeigeinstrumenten werden meist über eine Messung der sehr kleinen Spannung an einem Shunt realisiert, z. B. 200 mV bei digitalen Messgeräten oder übliche 60 mV bei Zeigerinstrumenten. Elektronische Schaltungen mit Operationsverstärkern können auch kleinere Spannungen am Shunt verarbeiten. Je kleiner die Spannung, desto weniger beeinflusst die Messung den Stromkreis.

Der Shunt wird dazu in die Leitung mit dem zu messenden Strom eingebaut. Die an diesem Widerstand abfallende kleine Spannung wird mit dem Anzeigeinstrument gemessen. Da durch die Übergangswiderstände an den Stromkontakten ein erheblicher Spannungsabfall entsteht, wird die am Shunt abfallende Messpannung über zwei zusätzliche Kontakte (Vierleiteranschluss, auch Kelvin-Anschlüsse oder Kelvin-Kontaktierung genannt) abgegriffen.

Der durch den Shunt fließende Strom wird nach dem ohmschen Gesetz berechnet: Beträgt der Spannungsabfall über einen 200-mΩ-Shunt 200 mV, so fließt ein Strom von 1 A. Falls der Strom, der durch den Spannungsmesser fließt, nicht vernachlässigbar klein ist, muss er bei der Berechnung berücksichtigt werden.

Bauweise[Bearbeiten]

2500-A-Shunt mit 24 µΩ

Zur Messung hoher (>100 A) Ströme sind Shunts mechanisch robust aufgebaut, beispielsweise aus Metallbändern oder -stäben mit kräftigen Schraubkontakten für den Mess-Stromkreis und zwei kleineren Anschlüssen für das Messgerät. Große Shunts aus parallelen Metallstäben können direkt zwischen Stromschienen geschraubt werden. Materialien für die Widerstände sind Manganin, Konstantan, Isotan, Isabellin. Ziel ist ein möglichst geringer Temperaturkoeffizient des spezifischen elektrischen Widerstandes.

Weiterhin werden kleine Shunts zum Einlöten in gedruckte Schaltungen gefertigt; auch diese haben oft Kelvin-Kontakte. Die Strommessung mit einem Shunt ist mit dem Aufkommen von Stromsensoren (diese bieten zudem eine Potentialtrennung) etwas zurückgegangen, Shunts sind jedoch eine preiswerte und genaue Methode der Strommessung und werden außer in Messgeräten auch in Leistungselektronik-Baugruppen zur Stromüberwachung und -regelung eingesetzt.

Niederinduktive Bauformen[Bearbeiten]

Will man Ströme mit kurzen Anstiegszeiten bzw. hohen Frequenzen messen, muss man spezielle Bauformen mit geringer parasitärer Induktivität einsetzen. Axiale oder noch schlechter axial gewickelte Widerstände sind dann nicht einsetzbar. Besser geeignet sind bifilar gewickelte Widerstände oder spezielle Bauformen, wie der koaxiale Shunt, der aus zwei ineinander gesteckten Röhren besteht, die in entgegengesetzter Richtung vom Strom durchflossen werden. Weitere niederinduktive Bauformen sind der Möbius-Widerstand oder wellenförmige Widerstandsfolien.

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Shunt resistors – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Literatur[Bearbeiten]