ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ШУНТ Российский патент 2005 года по МПК H01C3/00 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к конструкции измерительных шунтов, предназначенных для измерения токов.

Известны конструкции измерительных шунтов [1], состоящие из арматуры - основания, изготовленного из изоляционного материала, на котором укреплены токовые наконечники из меди или латуни с токовыми и потенциальными зажимами и впаянный в них твердым припоем резистивный элемент в виде тонкой шины или проволоки из манганина, расположенной в плоскости, параллельной основанию.

Существенными недостатками известной конструкции являются значительные габаритные размеры, масса и ограниченный частотный диапазон при их использовании в цепях переменного тока, что не позволяет использовать их в высокочастотных амперметрах, ваттметрах и мультиметрах.

Известный шунт, описанный в [1], является прототипом.

Техническим результатом, который обеспечивает заявляемый измерительный шунт, является значительное уменьшение габаритных размеров и массы, упрощение конструкции и технологии изготовления, а также расширение частотного диапазона до 20 кГц.

Технический результат достигается тем, что в заявляемом устройстве резистивный элемент выполнен в виде плоской бифилярной обмотки по спирали Архимеда, витки которой разделены между собой диэлектриком и зафиксированы теплопроводящим герметиком, а арматура выполнена в виде двух втулок с фланцами из изоляционного материала, между фланцами которых расположен резистивный элемент, при этом крепежный элемент размещен в соосном отверстии изоляционных втулок и резистивного элемента.

Сопоставительный анализ заявляемого шунта с известным решением показывает, что в заявляемом шунте изменена конструкция резистивного элемента, арматура, а также их взаимное соединение. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "новизна", а сравнение заявляемого устройства с известным техническим решением в данной области техники позволило выявить признаки, отличающие заявленное устройство от известных, подтверждающее вывод о том, что предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень.

Изобретение является промышленно применимым, так как может быть использовано в измерительной технике, в частности при изготовлении малогабаритных измерительных шунтов, встраиваемых в высокочастотные амперметры, ваттметры и мультиметры, измеряющие токи до 20А в частотном диапазоне до 20 кГц.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где изображены

- на фиг.1 - прототип измерительного шунта в двух проекциях;

- на фиг.2 - резистивный элемент в двух проекциях;

- на фиг.3 - измерительный шунт согласно изобретению в сборе в двух проекциях.

На фиг.1, 2, 3 отображены: 1 - арматура - основание прототипа шунта; 2 - токовые наконечники; 3 - резистивный элемент; 4 - токовые зажимы прототипа; 5 - потенциальные зажимы прототипа; 6 - винты крепления токовых наконечников к арматуре прототипа; 7 - отверстия для крепления шунта; 8 - отверстия для крепления токовых выводов заявляемого шунта; 9 - отверстия для крепления потенциальных выводов заявляемого шунта; 10 - арматура - изоляционные втулки в заявленном шунте; 11 - теплопроводящий герметик для фиксации витков резистивного элемента заявляемого шунта; 12, 13 - крепежные элементы (винт 12 и гайка 13) заявляемого шунта.

Работает заявляемый шунт следующим образом.

Измеряемый ток подключается к токовым выводам (отверстия 8 на фиг.2), которые выполняются из манганина как продолжение резистивного элемента, что упрощает конструкцию шунта. Падение напряжения на шунте измеряется на потенциальных выводах (отверстия 9, фиг.2). Стабильность номинального сопротивления шунта обеспечивается путем частичного заполнения зазоров между витками резистивного элемента теплопроводящим герметиком 11 (например, по взаимно перпендикулярным диаметрам шунта), обеспечивая при этом хорошую теплопередачу выделяемого шунтом тепла от тока нагрузки. Резистивный элемент с закрепленными герметиком витками размещается между фланцами изоляционных втулок, которые имеют цилиндрические ступицы с отверстиями, которыми они входят в центральное отверстие резистивного элемента, обеспечивая электрическую изоляцию стяжного винта 12 с гайкой 13 (фиг.3). Выполнение резистивного элемента в виде бифилярной спирали Архимеда упрощает электрическую подгонку шунта к номинальному значению сопротивления (у прототипа это выполняется вручную подпиливанием), так как при начальном значении сопротивления меньше номинального увеличение значения сопротивления можно производить шлифовкой всей плоскости спирали противоположной плоскости с потенциальными выводами, а в случае начального сопротивления больше номинального (у прототипа это окончательный брак) уменьшение значения сопротивления можно производить запайкой внутреннего конца спирали резистивного элемента по торцам ленты. Выполнение резистивного элемента заявляемого шунта в виде бифилярной спирали Архимеда позволяет увеличить частотный диапазон его применения до 20 кГц, поскольку частотная погрешность шунта исключается сложением резистивного элемента вдовое с последующей навивкой его по спирали Архимеда, начиная от точки перелома резистивного элемента (бифилярная намотка), в то время как шунты по прототипу применяются на постоянном токе или на промышленной частоте 50 Гц.

Конструкция заявляемого шунта согласно изобретению существенно уменьшает габаритные размеры и упрощает шунт. Так, типовое значение сопротивления шунты для мультиметра со стрелочным измерителем составляет 0,03-0,05 Ом, при этом для измерения тока силой 10-15А длина резистивного элемента составит 300 - 400 мм. Такой шунт для малогабаритного мультиметра в конструктивном исполнении согласно прототипу неприемлем (объем шунта в конструктивном исполнении согласно прототипу составит 80 см³, а в соответствии с заявляемым изобретением - 10,6 см³). Шунт в соответствии с заявляемым изобретением легко монтируется в прибор и для его крепления потребуется одна дополнительная гайка, в то время как для шунта по прототипу потребуется 6 дополнительных винтов.

Таким образом, предлагаемая конструкция измерительного шунта позволяет получить следующие преимущества:

- уменьшение габаритных размеров и занимаемого шунтом объема в 7-8 раз;

- повышения частотного диапазона измерения до 20 кГц;

- упрощение конструкции и снижение трудоемкости изготовления и подгонки шунта.

Источник информации

1. Технические условия на шунты стационарные 75ШС-01 ТУ 25-04.463-78.

Измерительный шунт относится к конструкции шунтов, предназначенных для измерения токов, и может быть использован в малогабаритных приборах, например, в высокочастотных амперметрах, ваттметрах и мультиметрах. Измерительный шунт содержит арматуру, выполненную из изоляционного материала, токовые наконечники с токовыми и потенциальными зажимами, резистивный и крепежные элементы, при этом шунт выполнен в виде плоской бифилярной обмотки по спирали Архимеда, витки которой разделены между собой диэлектриком и зафиксированы теплопроводящим герметиком, а арматура выполнена в виде двух втулок с фланцами из изоляционного материала, между фланцами которых расположен резистивный элемент, при этом крепежный элемент размещен в соосном отверстии изоляционных втулок и резистивного элемента. Техническим результатом является уменьшение габаритных размеров и занимаемого шунтом объема, повышение частотного диапазона измерения, упрощение конструкции и снижение трудоемкости изготовления и подгонки шунта. 3 ил.

Измерительный шунт, содержащий арматуру, выполненную из изоляционного материала, токовые наконечники с токовыми и потенциальными зажимами, резистивный и крепежные элементы, отличающийся тем, что резистивный элемент выполнен в виде плоской бифилярной обмотки по спирали Архимеда, витки которой разделены между собой диэлектриком и зафиксированы теплопроводящим герметиком, а арматура выполнена в виде двух втулок с фланцами из изоляционного материала, между фланцами которых расположен резистивный элемент, при этом крепежный элемент размещен в соосном отверстии изоляционных втулок и резистивного элемента.