Что же такое шунт? Это слово заимствовано из английского языка («shunt», и дословно означает «ответвление»). Физически это сопоставимо, так как через этот элемент, подключенный параллельно к измерительному прибору, проходит большая часть тока, а меньшая – ответвляется в сам прибор. В этом его принцип действия аналогичен байпасу, установленному в системах отопления.
Устройство амперметра
Чтобы осознать необходимость включения амперметра через шунт, напомним вкратце его устройство.
Внутри поля постоянного магнита находится катушка – рамка. По ее виткам протекает измеряемый ток. В зависимости от величины измеряемого параметра положение катушки относительно постоянного магнитного поля изменяется. На ее оси жестко закреплена стрелка прибора. Чем больше измеряемый ток, тем больше отклоняется стрелка.
Чтобы рамка могла поворачиваться, ее ось крепят в подпятниках, либо вывешивают на растяжках. При использовании подпятников ток рамки проходит по спиральным пружинам, если же подвижная часть прибора подвешена на растяжках, то они являются проводниками тока.
Из этой конструкции следует, что величина тока в рамке конструктивно ограничена. Пружины и растяжки не могут одновременно быть достаточно упругими и иметь большое сечение.
Переградуировка прибора
Новую градуировку обновлённого стрелочного амперметра под новый шунт нужно произвести следующим образом.
- Снимите переднюю часть корпуса (смотровое окно прибора) вместе со стеклом.
- Подключите одну из лампочек известного номинала последовательно с амперметром к батарее или сетевому адаптеру питания. Так, на лампочках накаливания указывается ток в амперах и напряжение в вольтах. Если вы подключаете светодиодную панель или фару, на которой, например, указано напряжение 12 В и мощность в 24 Вт – вашим рабочим током будет 2 А (мощность, делённая на напряжение источника питания).
- Отметьте, на какой угол отклонилась стрелка прибора, точкой с числом (в данном случае это 2).
- Идеальный вариант – включите параллельно друг с другом одинаковые лампочки или фары, увеличивая их число каждый раз на одну. Так можно «прометить» всю шкалу амперметра. Этот способ хорош для переменного тока – шкала амперметра получается нелинейной за счёт влияния частоты тока и падения части напряжения на диодах. Разметка «на глаз» или с использованием транспортира (или по уже имеющейся «линейке» прибора), как часто делают при постоянном токе, не подойдёт. Лучше перестраховаться и сделать точнее.
- Закончив разметку, соберите прибор и проверьте, надёжно ли держится крепление шунта, хорош ли электрический контакт между ним и амперметром. Если габариты амперметра позволяют, шунт часто заливают эпоксидным клеем, а затем получившийся элемент (в виде бруска) приклеивают к задней стенке измерительной головки.
Амперметр с новым шунтом готов к работе. Можно подключить щупы или токовые клещи.
Подключение амперметра через трансформатор тока
Расширение пределов измерения амперметра возможно, если использовать дополнительно устройство, называемое трансформатор тока. Работает оно по принципу обычного трансформатора, но первичная обмотка содержит всего несколько витков. При прохождении по ней измеряемого тока его величина во вторичной обмотке будет меньше в несколько раз.
Но такие трансформаторы имеют соответствующие габариты и применяются только в промышленных сетях. В малогабаритных же устройствах их использование нецелесообразно.
Теги
последнего амперметра шунтзамера амперметром исопротивления амперметра.сопротивления амперметра.называемый амперметром. Измерения Измерения Измерение больших Измерение сопротивления
значениеслучаемаксимальнымшунтированиеамперметрупитанияшкалыпараллельноподключаетсянужнопомощьюсхемеблоковдиапазонпоследовательноответитьодногоопределитьдобавочнаяпеременнымопределениямультиметрподключениявключениярукойдругссылкавнутреннеестрелочныйизмеритьточностисделатьпроводникаделениядалееклассисточникитолькодлинакотороенашецифровогоможет
Подключение амперметра через шунт
Если прибор включается в измерительную цепь напрямую, без трансформатора тока, его называют амперметром прямого включения.
Без шунта можно использовать приборы, рассчитанные на небольшую силу тока, порядка миллиампер. За счет шунтирования измерительной обмотки сопротивлением, большим, чем ее собственное, мы можем изменить предел измерения. Схема включения сложностью не отличается: через шунт проходит измеряемый ток, а параллельно ему подключается амперметр.
В дело здесь вступает первый закон Кирхгофа. Измеряемый ток делится на два: один протекает через рамку, второй – через шунт.
Соотноситься между собой они будут так:
Что требуется?
Для изготовления шунта, кроме проволоки, проводов, диэлектрика и крепежа, потребуются следующие приборы.
- Готовый миллиамперметр. Можно использовать и гальванометр – измерительную головку без внутренних шунтов, резисторов и так далее.
- Лабораторный блок питания, выдающий требуемый ампераж. Можно воспользоваться и автомобильным аккумулятором, в цепь с которым последовательно включена, например, фара на 100/90 Вт на основе лампы накаливания. Если такой фары нет, можно подключить отрезок нихромовой электроспирали или мощный керамический резистор на десятки ватт. Ни в коем случае не подключайте шунт с прибором «накоротко», без нагрузки.
- При работе с бытовой осветительной сетью – выпрямительный диодный мост (или одиночные высоковольтные диоды) и дополнительный защитный автомат на 16 А, плавкие предохранители на несколько ампер.
Напряжение подаётся только после правильной сборки цепи.
Расчет сопротивления шунта
Отсюда следует, что, зная ток полного отклонения измерительной системы (Iпр) и внутреннее сопротивление рамки (Rпр), можно вычислить требуемое сопротивление шунта (Rш). И тем самым изменить предел измерения амперметра.
Но, перед тем как переделать миллиамперметр в амперметр, нужно решить две непростых задачи: узнать ток полного отклонения измерительной системы и ее сопротивление. Можно найти эти данные, зная тип миллиамперметра, который переделывается. Если это невозможно, придется провести ряд измерений. Сопротивление можно измерить мультиметром. А вот для второго параметра потребуется подать на прибор ток от постороннего источника, измеряя его величину с помощью цифрового амперметра.
Но такой расчет шунта для амперметра не будет точным. Невозможно с помощью подручных средств обеспечить требуемую точность измерений. Система измерения с шунтом имеет большую чувствительность к погрешности при определении исходных данных. Поэтому на практике проводится точная подгонка сопротивления шунта и калибровка амперметра.
Подгонка измерительной системы
Для изготовления заводских изделий используются материалы, не изменяющие своих характеристик в широком диапазоне температур. Поэтому лучший вариант – подбор готового шунта и подгонка для своих целей уменьшением сечения и длины его проводника до соответствия рассчитанному значению. Но для изготовления шунта для амперметра можно использовать и подручные материалы: медную или стальную проволоку, даже скрепки подойдут.
Теперь потребуется блок питания с регулятором напряжения, чтобы выдать требуемый ток. Для нагрузки можно использовать резистор соответствующей мощности или лампы накаливания.
Сначала добиваемся соответствия полного отклонения стрелки прибора при максимальном значении измеряемой величины. На этом этапе подбираем сопротивление нашей самоделки до максимально возможного совпадения с конечной риской на шкале.
Затем проверяем, совпадают ли промежуточные риски с соответствующими им значениями. Если нет – разбираем амперметр и перерисовываем шкалу.
И когда все получилось – устанавливаем готовый прибор на свое место.
Читать также: Не работает автомобильный компрессор причины
Понятия и формулы
Шунтом называется сопротивление, которое присоединяется параллельно зажимам амперметра (параллельно внутреннему сопротивлению прибора), чтобы увеличить диапазон измерений. Измеряемый ток I разделяется между измерительным шунтом (rш, Iш) и амперметром (rа, Iа) обратно пропорционально их сопротивлениям.
Сопротивление шунта rш=rа х Iа/(I-Iа ).
Для увеличения диапазона измерений в n раз шунт должен иметь сопротивление rш=(n-1)/rа
1. Электромагнитный амперметр имеет внутреннее сопротивление rа=10 Ом, а диапазон измерений до 1 А. Рассчитайте сопротивление rш шунта так, чтобы амперметр мог измерять ток до 20 А (рис. 1).
Измеряемый ток 20 А разветвится на ток Iа=1 А, который потечет через амперметр, и ток Iш, который потечет через шунт:
Отсюда ток, протекающий через шунт, Iш=I-Iа=20-1=19 А.
Измеряемый ток I=20 А должен разделиться в отношении Iа:Iш=1:19.
Отсюда вытекает, что сопротивления ветвей должны быть обратно пропорциональны токам: Iа:Iш=1/rа : 1/rш;
Сопротивление шунта rш=10/19=0,526 Ом.
Сопротивление шунта должно быть в 19 раз меньше, чем сопротивление амперметра rа, чтобы через него проходил ток Iш, в 19 раз больший тока Iа=1 А, который проходит через амперметр.
2. Магнитоэлектрический миллиамперметр имеет диапазон измерений без шунта 10 мА и внутреннее сопротивление 100 Ом. Какое сопротивление должен иметь шунт, если прибор должен измерять ток до 1 А (рис. 2)?
При полном отклонении стрелки через катушку миллиамперметра будет проходить ток Iа=0,01 А, а через шунт Iш:
откуда Iш=I-Iа=1-0,99 A=990 мА.
Ток 1 А разделится обратно пропорционально сопротивлениям: Iа:Iш=rш:rа.
Из этого соотношения найдем сопротивление шунта:
10:990=rш:100; rш=(10х100)/990=1000/990=1,010 Ом.
При полном отклонении стрелки через прибор пройдет ток Iа=0,01 А, через шунт – ток Iш=0,99 А, а по общей цепи – ток I=1 А.
При измерении тока I=0,5 А через шунт пройдет ток Iш=0,492 А, а через амперметр – ток Iа=0,05 А. Стрелка при этом отклоняется до половины шкалы.
При любом токе от 0 до 1 А (при выбранном шунте) токи в ветвях разделятся в отношении rа:rш, т. е. 100:1,01.
3. Амперметр (рис. 3) имеет внутреннее сопротивление rа=9,9 Ом, а сопротивление его шунта 0,1 Ом. В каком отношении разделится измеряемый ток 300 А в приборе и шунте?
Задачу решим при помощи первого закона Кирхгофа: I=Iа+Iш.
Кроме того, Iа:Iш=rш:rа.
Из второго уравнения получим ток Iа и подставим его в первое уравнение:
Ток в приборе Iа=I-Iш=300-297=3 А.
Из всего измеряемого тока через амперметр пройдет ток Iа=3 А, а через шунт Iш=297 А.
Шунт для амперметра
4. Амперметр, внутреннее сопротивление которого 1,98 Ом, дает полное отклонение стрелки при токе 2 А. Необходимо измерить ток до 200 А. Какое сопротивление должен иметь шунт, подключаемый параллельно зажимам прибора?
В данной задаче диапазон измерений увеличивается в 100 раз: n=200/2=100.
Искомое сопротивление шунта rш=rа/(n-1).
В нашем случае сопротивление шунта будет: rш=1,98/(100-1)=1,98/99=0,02 Ом.
Шунтирование при гидроцефалии
Схематическое изображение типичного шунта при гидроцефалии
Шунтирование является самой распространенной нейрохирургической операцией при гидроцефалии (водянке головного мозга). Оно производится с целью удаления избытка спинномозговой жидкости. После трепанации черепа один конец шунта, заканчивающийся рентгеноконтрастным катетером, вводится в полость расширенного желудочка. Промежуточная, самая длинная часть, изготовленная из силикона, проводится подкожно. Дистальный конец, также имеющий катетер, открывается в брюшной или грудной полости, что обеспечивает дренирование. Альтернативно, дистальный катетер вводится в полость правого предсердия (вентрикуло–атриальное шунтирование). Шунт снабжен насосом, автоматически регулирующим давление спинномозговой жидкости.
Желудочное шунтирование
Измерение тока и напряжения. вольтметр и амперметр
Желудочное шунтирование — операция направленная на борьбу с лишним весом. В Северной Америке (США + Канада) по информации на 2009 год, выполнялось около 200 000 желудочных шунтирований в год.
История этой операции насчитывает около 50 лет.
Суть операции заключается в том, что желудок прошивается скрепками на два отдела — маленький, объемом около 50 мл, и большой желудок (вся остальная часть.) К маленькому желудку подшивается тонкая кишка (место соединения желудка и кишки называется гастроэнтероанастомоз). Поскольку объем малого желудка составляет всего 50 мл, человек после этой операции не может съесть много пищи, он наедается совсем небольшим количеством.
Кроме этого, пища, съедаемая человеком, теперь идет по новому пути, не попадая в большой желудок и большую часть тонкой кишки. Это означает, что не только объем съеденной пищи уменьшается, но также существенно уменьшается всасывание питательных веществ.
Таким образом, сочетание этих двух факторов — снижение количества съедаемой пищи и уменьшение всасывания питательных веществ приводит к тому, что пациент теряет до 80 % лишнего веса.
Данная операция на сегодняшний день рассматривается как двухэтапная, первым этапом которой является гастропластика или бандажирование желудка , а в том случае, если первичные операции не привели к ожидаемому результату — то вторым этапом рассматривается конверсия более простых операций в шунтирование.
Шунтирование сосудов
Шунтирование состоит в создании шунта в обход суженного участка кровеносного сосуда, что приводит к восстановлению кровотока в артерии. Шунтирование следует отличать от стентирования, т.е. имплантации в просвет сосуда специальной трубчатой конструкции, обеспечивающей восстановление тока жидкости.
В нормальном случае внутренняя стенка артерий и сосудов представляет собой гладкую поверхность без каких-либо крупных наростов и преград, но зачастую в течение жизни у человека развивается атеросклероз, приводящий к образованию на стенках сосудов атеросклеротических бляшек. Они сужают просвет сосудов и нарушают кровоток в органах и тканях. В процессе увеличения количества и размеров бляшек просвет сосуда полностью закрывается, что приводит к некрозу тканей и органов.
Обычно шунтирование применяется при коронарной болезни сердца, при которой коронарные артерии — главные сосуды, питающие сердце — поражаются атеросклерозом. Однако шунтирование применяется и для восстановления кровотока в периферических артериях (например, в артериях нижней конечности).
Подготовка к операции
Перед операцией лечащий врач проводит полный осмотр пациента с учетом его жалоб и симптомов
Как правило, после осмотра, в котором особое внимание уделяется пульсации артерий и сосудов, назначается какой-либо вид неинвазивного (неразрушающего) обследования:
- дуплексное ультразвуковое сканирование;
- магнитно-резонансная ангиография;
- рентгеноконтрастная ангиография.
Показания к проведению операции
Наличие симптомов атеросклероза (в том числе, ишемическая болезнь сердца, аневризмы) является одним из оснований для назначения операции шунтирования, которая также назначается в случае невозможности проведения стентирования и ангиопластики.
Техника проведения операции
Операция шунтирования
Как правило, операция проводится под общей анестезией. В качестве материала для шунта в общем случае выбирают участок подкожной вены бедра, так как она имеет достаточно большой диаметр в сечении, а удаление её участка почти никак не сказывается на кровотоке конечности. К тому же в случае развития атеросклероза бедренные вены оказываются наиболее «чистыми» и не подверженными влиянию заболевания. Однако иногда используют синтетические материалы для создания шунта.
При аортокоронарном шунтировании используются либо внутренняя грудная, либо лучевая артерия руки. В случае выбора лучевой артерии руки проводится дополнительное обследование, выясняющее возможность операции и её воздействие на кровоток руки. Как правило, в качестве донора выступает неведущая рука (левая для правшей и правая для левшей).
Во время операции шунтирования хирургом делается разрез в пределах предполагаемого места крепления шунта на сосуде, после чего шунт подшивается к разрезу, создавая дополнительный путь для кровотока. Далее следуют процедуры обследований (УЗИ, ангиография) для проверки качества установленного шунта и его должного функционирования.
Послеоперационный период
Послеоперационный период длится от 7 до 14 дней (при нормальном заживлении послеоперационной раны). В послеоперационном периоде необходимо регулярно проводить перевязку п/о раны. Также целесообразно назначение антибиотиков, нестероидных противовоспалительных препаратов, средств аналгезии и обязательных антикоагулянтов и дезагрегантов. Такие препараты, как аспирин, после выписки пациент принимает регулярно и пожизненно. На сегодняшний день коронарное шунтирование, как «золотой стандарт», является самым эффективным методом восстановление кровотока в венечных артериях сердца.
