ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ШУНТ (ВАРИАНТЫ)

Область техники
Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к конструкции специализированных измерительных шунтов для счетчиков электрической энергии и других электронных измерительных приборов.
Уровень техники
Известны измерительные шунты, содержащие токовые контакты, припаянный к ним манганиновый резистор, имеющий заземляющий вывод и два потенциальных вывода (патенты РФ на полезную модель №№91465, 101259, 101260). Эти шунты являются специализированными, так как они использованы для встраивания в конкретный измерительный прибор. Они обычно содержат токовые наконечники Г-образной формы, заземляющий и потенциальные безрезьбовые выводы для присоединения проводников для соединения с измерительным устройством, которые размещены на верхней и, иногда, на нижней части резистивного элемента. Так как место присоединения соединительных проводников удалено от оси плоской части резистивного элемента эти шунты имеют недостаточную защиту от воздействия помех, наводимых измеряемым током, и внешних электромагнитных помех, которые увеличивают погрешность измерения тока.
Известен специализированный измерительный шунт фирмы OSWELL METERING, Китай (http://www.oswellmeter.com), который также содержит токовые наконечники, резистивный элемент, заземляющий и два потенциальных безрезьбовых вывода, размещенные на верхней части шунта, для присоединения проводников для соединения с измерительным устройством, при этом соединения потенциальных выводов с измерительным устройством выполнены двумя скрученными проводниками, что существенно снижает влияние электромагнитный полей, воздействующих на соединительные проводники. Конструкция этого шунта является наиболее близкой к предлагаемой полезной модели и принята в качестве ближайшего аналога.
Раскрытие полезной модели
Технический результат, достигаемый данной полезной моделью, заключается в снижении влияния электромагнитных помех на точность измерения тока.
Предлагаемый специализированный измерительный шунт, как и аналог, содержит токовые наконечники Г-образной или иной формы для присоединения к цепи измеряемого тока, резистивный элемент, заземляющий и два потенциальных безрезьбовых вывода для присоединения проводников, соединяющих шунт с измерительным устройством. В отличие от аналога, в котором заземляющий и потенциальные выводы размещены на верхней части шунта, в предлагаемом шунте потенциальные выводы размещены на продольной оси плоской части резистивного элемента.
В частных случаях выполнения:
- шунт оснащен парой проводников для присоединения потенциальных выводов к измерительному устройству, при этом один из проводников пары имеет часть, которая на промежутке между потенциальными выводами шунта приближена к поверхности резистивного элемента вдоль его продольной оси;
- в качестве пары проводников для соединения потенциальных выводов с измерительным устройством может быть использована симметричная пара проводников, кабель типа «витая пара», коаксиальный кабель;
- пара проводников может иметь общий экран, который использован в качестве заземляющего соединительного проводника;
- один из потенциальных выводов размещен на пластине, приваренной к одному токовому наконечнику и приближенной к поверхности резистивного элемента;
- проводники для соединения потенциальных выводов с измерительным устройством скреплены между собой вблизи от потенциальных выводов;
- потенциальные выводы выполнены в виде отформованного выступа с пазом для фиксации присоединяемого проводника, при этом каждый паз на выводах может быть ориентирован относительно продольной оси резистивного элемента в положении, обеспечивающем наименьший изгиб соединительного проводника;
- проводники для соединения выводов шунта с измерительным устройством дополнительно закреплены на выступе, высеченном на токовом наконечнике;
- в выступающем углу Г-образного токового наконечника размещен высеченный выступ, к которому может быть присоединен заземляющий соединительный проводник.
Такое выполнение специализированного измерительного шунта снижает влияние электромагнитных полей на точность измерения токов.
Краткое описание чертежей, осуществление полезной модели
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами.
Фигуры 1-3 иллюстрируют заявляемый специализированный измерительный шунт, на фиг.4 приведен чертеж измерительного шунта-аналога фирмы OSWELL METERING.
Заявляемый измерительный шунт по фиг.1 содержит токовые наконечники 1 и 8 Г-образной формы, резистивный элемент 9, заземляющий 2 и два потенциальных безрезьбовых вывода 5 и 7 для присоединения заземляющего проводника 3 и двух потенциальных проводников 4 для соединения шунта с измерительным устройством.
Шунт работает следующим образом. Шунт подключают в цепь с измеряемым током с помощью токовых наконечников 1 и 8. При протекании тока напряжение резистивного элемента 9, пропорциональное измеряемому току, подается для последующей обработки к измерительному устройству (измерительное устройство на рисунках не показано) с помощью соединительных проводников 3 и 4. Соединительные проводники 3 и 4 закреплены в выводах 2, 5, 7 шунта с помощью пайки или сварки. Потенциальные выводы 5 и 7 размещены на продольной оси резистивного элемента 9. В связи с тем, что потенциальные выводы равноудалены от торцевых частей резистивного элемента 9, помехи, наводимые в резистивном элементе 9 и в участках соединительных проводников 4, примыкающих к потенциальным выводам 5 и 7, будут частично компенсировать друг друга. Еще большего снижения помех можно добиться, если шунт будет оснащен проводниками 4, выполненными в виде пары проводников - группы из двух изолированных друг от друга проводников, предназначенных для работы в одной электрической цепи. При этом один из проводников имеет часть 6, которая на промежутке между потенциальными выводами 5 и 7 приближена к поверхности резистивного элемента 9 вдоль его продольной оси.
В качестве пары проводников 4 может быть использована симметричная пара проводников, параллельных или скрученных, расположенных симметрично относительно ее продольной оси, кабель «витая пара», коаксиальный кабель. Пара соединительных проводников 4 может иметь общий экран, который использован в качестве заземляющего соединительного проводника 3.
Форма токовых наконечников может быть Г-образной или иной в зависимости от конструкции измерительного прибора, в котором применен шунт. На фигуре 2 показан шунт, в котором потенциальный вывод 7 размещен на пластине 10, приваренной к токовому наконечнику 8 прямоугольной формы и приближенной к поверхности резистивного элемента 9. Выполнение пластины 10 с габаритными размерами резистивного элемента 9 и размещение ее в непосредственной близости от резистивного элемента позволяет в наибольшей мере обеспечить компенсация напряжений, наводимых в части шунта с резистивным элементом 9 и в пластине 10.
На фиг.3 показан шунт, в котором проводники 4 для соединения потенциальных выводов с измерительным устройством скреплены между собой вблизи от потенциальных выводов 5 и 7 с помощью, например, термоусаживаемой трубки 12. Это позволяет уменьшить сечение витка, образованного резистивным элементом 9 и частью потенциальных проводников 4, и снизить тем самым наводки в этой части соединительных проводников.
Заземляющий и потенциальные выводы 2, 5, 7 выполнены в виде отформованного выступа с пазом, что позволяет осуществлять фиксацию присоединяемых проводников в нужном положении. Для оптимальной трассировки соединительных проводников пазы выводов могут иметь различную ориентацию по отношению к продольной оси резистивного элемента. На фиг.1 и 2 показано, что при поперечной трассировке соединительных проводников их изгибы будут наименьшими при ориентации углублений в выводах 2 и 5 перпендикулярно поперечной оси резистивного элемента 9, в выводе 7 - параллельно.
При трассировке соединительных проводников, показанной на фиг.3, изгибы соединительных проводников будут наименьшими при ориентации углублений в выводе 5 под углом к поперечной оси резистивного элемента 9, в выводе 7 - параллельно.
На фиг.3 показан шунт, имеющий высеченный выступ 11, к которому присоединен заземляющий проводник 3. К выступу 11 могут быть также дополнительно закреплены проводники для соединения выводов шунта с измерительным устройством (закрепление на чертеже не показано). Выступ 11 размещен в выступающем углу токового наконечника 1 Г-образной формы, что позволяет выполнить выступ без увеличения габариты шунта и расхода токопроводящего материала. Размещение выступа в выступающем углу токового наконечника не оказывает существенного влияния на распределение тока в наконечнике Г-образной формы.
Предлагаемая конструкция измерительного шунта позволяет снизить влияние электромагнитных полей на точность измерения тока, что имеет большое значение при производстве счетчиков электроэнергии и других электронных устройств с широким диапазоном измеряемых токов (от нескольких миллиампер до сотен ампер).