Резистори і вимірювальні шунти

Резисторами називають елемент в електричному ланцюзі, який використовує для роботи свій електричний опір. Основними характеристиками резистора є паразитна ємність і індуктивність, а також нелінійність вольт-амперної характеристики.

Резистори активно використовуються в електронній апаратурі, інтегральних мікросхемах або як дискретні компоненти.

Діляться резистори за призначенням на:

До резисторам спеціального призначення відносяться:

Крім того, розподіл відбувається по:

• характером зміни опору (постійні, змінні регулювальні і будівельних);
  
• за способом захисту (вакуумні, ізольовані, герметизовані, неізольовані);
  
• за способом монтажу (друкованого, навісного, для мікросхем і модулів);
  
• по вольт-амперної характеристики (лінійні і нелінійні Останні в свою чергу поділяються на варистори, терморезистори, фоторезистори, Магніторезістори і тензорезистори).
  

Рис.1. позначення резисторів

Мал. 2. Позначення змінних, підлаштування і нелінійних резисторів

Окремо варто відзначити додаткові резистори. Вони використовуються в якості вимірювальних перетворювачів напруги в струм. Їх застосовують в схемах разом з вольтметрами для вимірювання показників струму. Використання додаткових резисторів дозволяє значно розширити межі вимірювання напруги вольтметром, ватметри, лічильниками енергії, фазометри і іншими механізмами, які паралельно підключені в електричний ланцюг.

При використанні додаткового резистора разом з приладом підключення проводиться послідовно. Тоді вимірювальний струм I буде перебувати в такий спосіб

I і = U / (R і + R д),

де U - вимірювана напруга, R і - опір вимірювального механізму, R д - опір додаткового резистора.

Якщо припустити, що у вольтметра межа вимірювання U ном, а у вимірювального механізму опір буде дорівнювати Rи, тоді за рахунок наявності додаткового резистора Rд можна розширити межа вимірювання в n раз, і при сталості струму мережі I отримуємо такий вираз:

Зробивши перетворення, ми маємо:

Звідси випливає, що додатковий опір завжди на n-1 раз більше вимірювального опору.

Додаткові резистори застосовують в ланцюгах постійного і змінного струму. Для їх виготовлення використовують манганітовую дріт, яку намотують на пластини або каркаси з ізоляційного матеріалу. В якості останнього можуть виступати полімери, органічне волокно, папір і т.д.

Якщо додатковий резистор буде працювати при змінному струмі, тоді його обмотка повинна бути з біфілярного матеріалу, щоб можна було отримати безреактивное опір.

Перевагами застосування додаткових резисторів є розширення меж вимірювання вольтметра і зменшення температурної похибки, яка виникає в ході робіт.

Рис.3. додатковий резистор

Додаткові резистори використовуються в переносних приладах і робляться секційними з декількома межами вимірювання. Крім того, вони діляться на внутрішні і зовнішні.

Зовнішні, в свою чергу, роблять окремими блоками. Вони бувають індивідуальні та калібровані. Калібрований підходить для використання з будь-яким приладом, номінальний струм якого відповідає номінальному струму резистора. Індивідуальний підходить тільки для того приладу, під який була проведена його градуювання.

Рис.4. калібрований резистор

Калібровані резистори мають свої класи точності, які виконані на номінальні струми від 0,5 до 30 мА. Максимальна напруга, при якому можна використовувати додаткові резистори, - 30 кВт.

Ще одним різновидом резисторів є вимірювальні шунти, які представляють собою найпростіший вимірювальний перетворювач струму в напругу.

Насправді шунт - це резистор з чотирма затискачами. Два вхідних, на які підводитися ток I, звуться струмових. Два вихідних, на яких виробляють з'їм напруги U, називають потенційними. Саме до них найчастіше приєднується вимірювальний механізм приладу, за допомогою якого роблять виміри.

Характеризують вимірювальний шунт номінальне значення вхідного струму і номінальне значення вихідної напруги. З їх співвідношення можна знайти номінальний опір елемента:

Основне застосування шунта - розширення меж вимірювання струму за допомогою вимірювальних приладів. При цьому більше струму пропускають через елемент, а менша частина йде на вимірювальний прилад. Через те що шунти мають маленький опором, їх найчастіше використовують в електричних ланцюгах з постійним струмом і в комплекті з магнітоелектричними вимірювальними приладами.

Мал. 5. Виробничий шунт

Якщо припустити, що в схемі знаходиться вимірювальний механізм, підключений паралельно, то залежність струму що проходить через нього з вимірюваним струмом буде виглядати так

I і = I (R ш / (R ш + R і)),

де R і - опір вимірювального механізму, Rш - опір шунта.

Якщо перед нами стоїть завдання знизити вимірювальний струм в кілька n раз, тоді опір шунта дорівнюватиме

де n = I / I та й називається коефіцієнтом шунтування.

Коли через шунт буде проходити невеликий струм, то його вбудовують в корпус приладу. Такі елементи називають внутрішніми. Для магнітоелектронних приладів, які в процесі експлуатації переносять, використовувані шунти роблять з декількома межами вимірювання.

Якщо струм буде великим, то шунти закріплюються зовні на приладі. Такі елементи розраховують на падіння напруги і певні струми.

Якщо шунт з приладом підключений в ланцюг зі змінним струмом, то в ході роботи виникає додаткова похибка, яка залежить від зміни частоти і опором шунта і вимірювального механізму.

Приклад використання шунта для вимірювання