شانت آمپر سنج

تعریف: شانت آمپرمتر یک دستگاه است که مسیر مقاومت پایینی برای جریان الکتریکی فراهم می‌کند. این دستگاه به صورت موازی با آمپرمتر متصل می‌شود. در برخی آمپرمترها، شانت داخلی ابزار ساخته شده است، در حالی که در برخی دیگر، به صورت خارجی به مدار متصل می‌شود. دلیل اتصال شانت به صورت موازی با آمپرمتر آمپرمترها طراحی شده‌اند تا جریان‌های کم را اندازه‌گیری کنند. زمانی که نیاز به اندازه‌گیری جریان‌های سنگین است، شانت به صورت موازی با آمپرمتر متصل می‌شود.

به دلیل مسیر مقاومت پایین شانت، بخش قابل توجهی از جریان اندازه‌گیری شده (جریانی که باید اندازه‌گیری شود و با I نشان داده می‌شود) از طریق شانت می‌گذرد و فقط مقدار کمی از جریان از طریق آمپرمتر عبور می‌کند. شانت به صورت موازی با آمپرمتر متصل می‌شود تا ولتاژ افت روی آمپرمتر و شانت یکسان باقی بماند. بنابراین، حرکت عقربه آمپرمتر توسط حضور شانت تحت تأثیر قرار نمی‌گیرد. محاسبه مقاومت شانت مداری را در نظر بگیرید که برای اندازه‌گیری جریان I استفاده می‌شود.

در این مدار، آمپرمتر و شانت به صورت موازی متصل شده‌اند. آمپرمتر طراحی شده است تا جریان کوچکی را اندازه‌گیری کند، مثلاً (Im). اگر مقدار جریان I که باید اندازه‌گیری شود، بسیار بزرگتر از (Im) باشد، عبور این جریان بزرگ از آمپرمتر آن را سوزانده. برای اندازه‌گیری جریان I، نیاز به شانت در مدار است. مقدار مقاومت شانت (Rs) می‌تواند با استفاده از عبارت زیر محاسبه شود.

چون شانت به صورت موازی با آمپرمتر متصل می‌شود، ولتاژ افت روی هر دو یکسان است.

بنابراین معادله مقاومت شانت به صورت زیر است:

نسبت جریان کل به جریانی که حرکت لوله آمپرمتر را نیاز دارد، ضریب گسترش شانت نامیده می‌شود.

ضریب گسترش به صورت زیر است:

ساخت شانت

نیازهای کلیدی برای یک شانت عبارتند از:

• پایداری مقاومت: مقاومت شانت باید در طول زمان ثابت بماند. این امر اطمینان از عملکرد یکسان در تغییر دقیق مقدار مناسب جریان را فراهم می‌کند.

• پایداری حرارتی: حتی وقتی جریان قابل توجهی از مدار می‌گذرد، دمای مواد شانت نباید نوسانات قابل توجهی داشته باشد. حفظ دمای پایدار حیاتی است زیرا تغییرات دما می‌تواند مقاومت و در نتیجه عملکرد شانت را تحت تأثیر قرار دهد.

• هماهنگی ضریب دمایی: هم ابزار و هم شانت باید ضریب دمایی کم و یکسان داشته باشند. ضریب دما رابطه بین تغییرات ویژگی‌های فیزیکی تجهیزات، مانند مقاومت، و تغییرات دما را توصیف می‌کند. با داشتن ضریب دمایی کم و هماهنگ، دقت کلی اندازه‌گیری در شرایط مختلف دما پایدار می‌ماند.

در ساخت شانت‌ها، مانگانین معمولاً برای ابزارهای DC و کانستان برای ابزارهای AC استفاده می‌شود. این مواد به دلیل ویژگی‌های الکتریکی و حرارتی مطلوب خود انتخاب می‌شوند که به آنها اجازه می‌دهد تا نیازهای سختگیرانه عملیات شانت را در کاربردهای جریان مربوطه برآورده کنند.