Shunt (Elektrotechnik)

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

50-A-Shunt mit Vierleiteranschluss:
Der eigentliche Widerstandskörper (hier Rundmaterial) wird angeschlossen mit
* 2 Stromklemmen, ausgeführt als Sechskantschrauben,
* 2 Spannungsklemmen, hier belegt mit zur Seite ragenden Kabelschuhen

Prinzip[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bei großen Stromstärken (Richtwert > 10 A) wird die Strommessung meist über eine Messung der elektrischen Spannung an einem Shunt mit einem Spannungsmessgerät realisiert, z. B. in den Messbereichen 200 mV bei Digitalmessgeräten oder übliche 60 mV bei Analogmessgeräten. Elektronische Schaltungen mit Operationsverstärkern können auch kleinere Spannungen am Shunt verarbeiten. Je kleiner die Spannung, desto weniger beeinflusst die Messeinrichtung den Stromkreis.

Schaltzeichen

Der Shunt wird dazu in die Leitung mit dem zu messenden Strom eingebaut. Die an diesem Widerstand abfallende kleine Spannung wird gemessen. Da durch die Übergangswiderstände an den Stromkontakten ein erheblicher und undefinierter Spannungsabfall entsteht, wird die am Shunt abfallende Messspannung häufig über zwei weiter innen liegende zusätzliche Spannungskontakte (auch Kelvinklemmen oder Kelvin-Kontaktierung genannt) in Vierleiteranschluss abgegriffen.

Der durch den Shunt fließende Strom wird nach dem ohmschen Gesetz berechnet: Beträgt der Spannungsabfall über einen 10-mΩ-Shunt 200 mV, so fließt ein Strom von 20 A. Falls der Strom, der durch den Spannungsmesser fließt, gegenüber dem zu messenden Strom nicht vernachlässigbar klein ist, muss er rechnerisch berücksichtigt werden.

Bauweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

2500-A-Shunt mit 24 µΩ; die Kelvinanschlüsse sind die beiden kleinen Schrauben

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 beispielsweise Manganin, Isotan, Isabellin, die sich durch einen geringen Temperaturkoeffizienten des spezifischen elektrischen Widerstandes und eine kleine Thermospannung gegen Kupfer auszeichnen.

Weiterhin werden kleine Shunts zum Einlöten in gedruckte Schaltungen gefertigt; auch diese haben oft Kelvinkontakte. 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 | Quelltext bearbeiten]

Vierleiter-Meßwiderstand mit geringer Induktivität

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 | Quelltext bearbeiten]

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

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]