Điện trở shunt là gì ? Công thức tính và cách đấu điện trở shunt

0-75mv ra 4-20ma hoặc ra 0-10v là như thế nào ? Tại sao lại có sự tương tác chuyển đổi như thế này !

Một trong những mối tương quan trong việc chuyển đổi các dòng điện 0-75mv ra 4-20ma chính là các dòng điện trở shunt. Vậy điện trở shunt là gì ? Có bao nhiêu loại điện trở shunt

Đặc biệt; là cung cấp cho các bạn một phương pháp sử dụng bộ chuyển đổi làm cầu nối để dẫn tín hiệu điện áp dạng mV từ các con điện trở shunt ra analog. Trong đó; việc chuyển dòng điện trở shunt 0-75mv ra 4-20ma là cực kỳ phổ biến trong các hệ thống gia nhiệt

Nêu ra một số dẫn chứng để làm rõ các công thức tình điện trở shunt ? Thực hiện đo dòng và đấu điện trở shunt chi tiết như thế nào. Mời anh em cùng tham khảo chi tiết về vấn đề này.

Điện trở shunt là gì

Trong ngành công nghiệp thì các loại điện trở shunt được sử dụng cực kỳ nhiều. Tuy nhiên; chỉ đối với các dòng điện một chiều DC chúng ta mới áp dụng kết nối loại điện trở này vào được. Còn riêng với dòng điện xoay chiều thì No; với dòng AC ta bắt buộc phải vận hành các phương pháp sử dụng biến dòng ac ra 4-20ma hoặc biến dòng sơ cấp ra 5a hoặc 10a

Vậy điện trở shunt là gì ?

Đối với biến dòng chúng với chức năng chuyển đổi dòng điện AC loại dòng lớn ra dòng nhỏ như 5a, 10a, 1a hoặc nhỏ hơn là 4-20ma hoặc 0-5v, 0-10v. Thì con điện trở shunt cũng thế

Điện trở shunt chúng ta hiểu nôm na là một thiết bị ứng dụng trong việc đo đếm kiểm soát các dòng điện một chiều DC. Loại điện trở này luôn được gắn xen kẽ song song với các dòng điện để chuyển đổi tỷ lệ dòng điện đo được ra dòng áp dạng mV ví dụ như 60mv, 75mv, 2000mv…… Đối với điện trở shunt thì giá trị điện trở của nó cực thấp

Về kết cấu thì điện trở shunt nó có nhiều lắm. và mỗi con điện trở được thiết kế ra luôn có một dagj thông số kỹ thuật khác nhau. Ví dụ điện trở shunt 300a/75mv, điện trở shunt 500a/60mv, điện trở shunt 1000a/250ma….

Vậy câu hỏi đặt ra:

Việc đo dòng sử dụng điện trở shunt đúng hay sai ?

Đúng ! Hoàn toàn đúng. Nếu mà không sử dụng điện trở shunt mắc vào kết hợp để đo dòng thì đâu có các định nghĩa khái niệm trên

Dưới đây là 1 ví dụ thông số kỹ thuật điện trở điển hình cho việc đo dòng dụng điện trở shunt mà chúng ta hay gặp trong công nghiệp

Ví dụ điện trở shunt 800a/75mv nghĩa là sao đây ! Điều này thể hiện rất rõ ràng trong việc đo dòng điện dc 800a  của con điện trở cho ra tỷ lệ tương ứng với dòng output 0-75mv; song song với vấn đề này là việc chuyển đổi 0-75mv ra 4-20ma để hiển thị lại dòng điện tương ứng.Và đấy cũng là chức năng chính của các con điện trở shunt hiện nay

Ứng dụng của điện trở shunt làm gì

Ngoài việc đóng vài trò chính là một con điện trở kiểm tra giám sát các dòng điện một chiều DC đi qua trong một mạch kín thì đối với ngành công nghiệp; điện trở shunt được mắc nối song song với các dòng điện trong mạch còn đóng một số vài trò quan trọng rất lớn mà chúng ta dân kỹ thuật phải nắm bắt điều này:

Bảo vệ quá áp bằng điện trở shunt 

Việc cân bằng áp trong một mạch điện là điều hết sức quan trọng. Và cũng khẳng định luôn là trong công nghiệp việc quá áp vượt áp trong thiết kế vi mạch là chuyện hết sức bình thường.

Ví dụ như sét đánh; chập điện, dòng điện chập chờn không ổn định….. Là một trong những yếu tố tiên quyết tác động đến các vấn đề quá áp trong mạch. Và hậu quả của việc quá áp là gây hư hỏng một số thiết bị điện thôi; vì làm sao nó chịu được sự quá tải của các dòng điện đi qua

Cho nên gắn điện trở shunt sẽ gây ra hiện tượng đoản mạch nếu vấn đề quá áp trong một mạch kín vô tình xảy ra; điều này sẽ giúp trung hoà điện áp. Hoặc thậm chí là ngắt mạch điện ví dụ như cầu chì bị cháy khi xảy ra quá áp chẳng hạn

Ổn định mạch điện bằng điện trở shunt

Một vấn đề cần quan tâm đó chính là quá áp gây ra hiện tượng ngắn mạch. Mà cái quan trọng là việc trong một mạch kín có một linh kiện nào đó bị lỗi gây nên đứt mạch chạy của dòng điện

Việc lắp đặt một con điện trở shunt chạy song song sẽ khắc phục được vấn đề trên. Điều này có nghĩa cho dù linh kiện trên có bị lỗi thì sơ đồ mạch điện vẫn chạy theo vòng tuần hoàn khép kín

Giảm nhiễu dòng điện thông qua điện trở shunt

Mạch điện có thể bị nhiễu do tần số thiết bị xung quanh gây nên. Việc kết hợp thiết bị điện trở sẽ giúp cài thiện được vấn đề này giúp cho dòng điện trong mạch luôn ổn định. Đấy chính là các công dụng của việc gắn điện trở shunt trong các quá trình gia nhiệt

Kết luận việc sử dụng của điện trở shunt

• Kiểm soát các dòng điện lớn thay cho các con biến dòng điện dc ra 4-20ma
• Gắn điện trở shunt cũng là một giải pháp thay thế cho linh kiện diode
• Một giải pháp thay thế cho các loại ampe kế nếu như chúng ta mắc song song con điện trở này với các thiết bị điện kế
• Bảo vệ mạch điện – ổn định mạch điện
• Kiểm soát các dòng điện chạy trong mạch kín

Vậy câu hỏi đặt ra:

Có bao nhiêu loại điện trở shunt ?

Thực tế mà nói thì điện trở shunt nó chỉ có một loại duy nhất với chức năng chuyển đổi điện ampe ra dòng áp mV. Còn trên diện rộng về kích thước hình dáng nó có rất nhiều loại điện trở shunt

Các loại điện trở shunt phổ biến như:

• Điện trở shunt có 2 chóp nhô lên thiết kế các thanh đồng tròn ở giữa
• Điện trở shunt thiết kế theo khối, hoặc 1 thanh đồng nối 2 khối ở giữa
• Theo dòng chuyển đổi tải ta có điện trở shunt 5a, 10a, 50a, 100a, 200a, 250a, 400a, 1000a……

Về vấn đề sai số điện trở shunt thì tuỳ hãng sản xuất mà tốt nhất nê dùng loại xịn vì chúng ta đang giám sát dòng điện nên phải cần tính tin cậy cực cao.

Ví dụ như điện trở shunt FL-2 50a/75mv với độ chính xác 0,5%; FL-2 400a/75mv, KBY-2-150A/50mv hay điện trở shunt 10a/75mv fl-2; KBY-1-30A/50mv, 100a/75mv, 1000a/75mv

Để dễ hiểu hơn mình lấy dòng điện trở shunt FL-2 750a/75mv điều này có nghĩa là dòng chạy tuyến tính từ 0-750A sẽ tạo ra một dòng tương ứng 0-75mV. Từ đây chúng ta thông qua bộ chuyển đổi tín hiệu 0-75mv ra 4-20ma để đưa về đầu đọc tín hiệu analog

Công thức tính điện trở shunt

Đơn giản nhất của công thức tính điện trở shunt đó chính là chúng ta dựa theo định luật ohm với công thức tính như sau: I=V/R

Trong đó:

• I là dòng tải
• V là điện áp của điện trở
• R chính là điện trở shunt

Ví dụ bài tập điện trở shunt 5 mΩ

Lấy một con điện trở shunt 5 mΩ cho chạy nối tiếp với ampe kế. Khi mắc điện trở vào đoạn mạch kín vào kiểm tra đo đạc thì thấy dòng điện áp trên điện trở thể hiện 250mV

Theo công thức tính điện trở shunt ta có I = 0,25/0,005 = 50A

Điện trở shunt nếu mà xét về vấn đề mắc song song với ampe kế chúng ta có công thức như sau:

Tuy nhiên; có đôi lúc đời không như ta mơ ước. Nếu mà làm các bài tập liên quan đến điện trở shunt chắc gì đã hiện diện các thông số có sẵn như thế cho ta tính

Chính vì vậy; nhiều bài tập điện trở shunt  nó gắn liền các thông số khác bắt chúng ta phải động não về một công thức tính toán điện trở shunt mới mẻ

Cách đấu và mắc điện trở shunt nối tiếp song song

Điện trở shunt chúng ta có 2 cách mắc đó là:

• Đấu nối điện trở shunt song song với ampe kế để kiểm soát dòng điện lớn

• Đấu nối điện trở shunt trực tiếp với tải dòng điện đang cần giám sát

Dù cho là mắc điện trở này như thế nào đi chăng nữa thì mục đích chính vẫn là kiểm soát tải điện và bảo vệ dòng điện chạy trong một mạch kín

Tý nữa sẽ chỉ cách bạn thêm một cách mắc bộ chuyển đổi tín hiệu 0-75mv ra 4-20ma với điện trở shunt trong một mạch kín có tải. Sau đây là lý do vì sao phải chuyển đổi 0-75mv ra 4-20ma trong vấn để sử dụng các loại điện trở shunt

Tại sao chuyển đổi điện trở shunt 0-75mv ra 4-20ma

Câu hỏi đặt ra như thế ! Mắc mớ gì phải sử dụng bộ chuyển đổi điện trở shunt ra 4-20ma ? Mà bao nhiêu con không lấy cứ phải đi lấy con điện trở shunt 0-75mv ra 4-20ma ?

Vì căn bản dòng điện trở phạm vi đo 0-75mv nó rất thông dụng; bên cạnh đó cũng có dòng thông dụng không kém 0-60mv. Đây là một điểm khá đặc biệt trong các ngành công nghiệp hiện nay. Nên việc lấy con cảm biến điện trở shunt dải 0-75mv để chuyển đổi nó ra 4-20ma thông qua một thiết bị transmitter trung gian là điều vô cùng hợp lý

Việc ứng dụng bộ chuyển đổi điện trở shunt ra 4-20ma là vì như thế này ! Các bộ đọc hiện nay nó chuyên tham gia vào việc giải mã các tín hiệu analog ví dụ như 4-20ma; 0-20ma, 0-10v, 0-5v…..Mấy này nó đọc rất phổ biến và tự động quy đổi tuyến tính ra các thông số thực tại hiển thị cho người dùng quan sát

Còn mấy cái dòng điện áp dạng mV thì nó quá nhỏ có thể đọc vẫn được những sai số cao; hoặc hoàn toàn không đọc được các tín hiệu này. Chính vì thế bắt buộc phải dung một bộ chuyển đổi đứng ở trung gian kết nối các con điện trở shunt cho ra analog 4-20ma với mục đích đưa về các bộ đọc hoặc plc để giám sát điều khiển theo ý muốn của từng hệ thống sản xuất riêng biệt

Cho nên việc các bộ chuyển đổi mV từ điện trở shunt ra 4-20ma hoặc 0-10v ra đời là điều cần thiết và cũng là phương án tối ưu để giải quyết khắc phục các vấn đề trên. Từ đó; đáp ứng được dây chuyền sản xuất với các tính năng hữu dụng

Cài đặt bộ chuyển đổi 0-75mv ra 4-20ma như thế nào

Việc cài đặt bộ chuyển đổi 0-75mv ra 4-20ma nó không hề khó. Loại này chúng ta có thể áp dụng 2 cách cài đặt khác nhau; hoặc nhờ người bán hỗ trợ cài đặt trước về chúng ta chỉ việc đấu nối dây dợ là xong

Cài đặt bằng phần mềm hãng trên máy tính và cài đặt bằng cách gạt các thanh dip swich trên ngay bản thân các thiết bị chuyển đổi tín hiệu 0-75mv ra 4-20ma. Một trong 2 cách đó anh em sử dụng cách nào cũng có tính chuẩn xác cao

Ưu điểm của việc cài đặt bộ chuyển đổi 0-75mv ra 4-20ma hoặc 0-10v thông qua phần mềm trên máy tính còn giúp chúng ta kiểm tra giám sát độ chuẩn trong khi đo thông qua giao diện máy tính

Các bộ chuyển đổi điện trở shunt ra 4-20ma

Về góc nhìn thực tiễn chúng nó có tới 3 loại lận; Và bộ nào cũng đều có khả năng chuyển đổi tín hiệu điện trở 0-75mv ra 4-20ma một cách chính xác. Vậy tại sao hãng lại thiết kế tới 3 bộ chuyển đổi tín hiệu điện trở shunt ra analog 4-20ma để làm gì chi phức tạp ?

Hiện nay; các hãng châu âu hầu hết tất cả các bộ chuyển đổi tín hiệu đều mang tính chất gọi là đa năng. Cũng giá rất rẻ và một số ông cứ thấy sự đa năng này sợ giá đắt thì hoàn toàn không phải

Mục đích của sự đa năng là do họ có tầm nhìn rộng giúp dễ dàng hỗ trợ nhà máy thay thế khi thiết bị hỏng bất chợt ảnh hưởng đến hệ thống sản xuất. Và bộ chuyển đổi điện trở shunt ra 4-20ma cũng thế nó cũng được tích hợp tính đa năng

Bên cạnh đó; vấn đề lọc nhiễu cho các tín hiệu điện trở shunt sau khi được chuyển hoá ra analog 4-20ma lại càng quan trọng vì chính nó là yếu tố tiên quyết đánh dấu độ tinh cậy của quy trình đó. Do vậy; tuỳ vào từng trường hợp cụ thể để ứng dụng một bộ chuyển đổi hợp lý theo đúng yêu cầu hệ thống

Dưới đây là 3 bộ thiết bị chuyển đổi tín hiệu điện trở shunt ra 4-20ma thông dụng mà chúng ta nên quan tâm

Bộ chuyển đổi tín hiệu điện trở shunt giá rẻ K121

Nghe giá rẻ ông nào cũng khoái ! Mà cũng đúng việc tiết kiệm chi phí đầu vào khi lựa chọn bộ chuyển đổi điện trở shunt ra analog là điều dễ hiểu.

Bộ chuyển đối shunt ra 4-20ma K121 được xem là loại giá rẻ nhất trong các thiết bị chuyển đổi điện trở. Bản thân K121 được thiết kế rất mỏng cực kỳ thích hợp trong giao diện các tủ điện công nghiệp hiện nay

Mấu chốt là con K121 chỉ chuyển đổi được một só dòng mV trong phạm vi nhất định ra 4-20ma trong đó có 0-75mv ra 4-20ma. Và đặc biệt ở K121 là nó chỉ chuyên trong việc chuyển đổi điện trở shunt ra 4-20ma thôi. Đối với các dòng analog khác thì nó hoàn toàn không có cơ chế output và đây cũng là nhược điểm của con này

Bộ chuyển đổi điện trở shunt ra 4-20ma K109LV

Bộ chuyển đổi điện trở shunt K109LV là con chuyển đổi tín hiệu điện trở shunt được coi là chính tông. Thực tế mà nói các thanh điện trở sau khi được quy đổi thành tín hiệu điện mV tương ứng thì phải thông qua K109LV để đưa về tín hiệu analog

Đặc trưng của bộ chuyển tín hiệu shunt ra 4-20ma chuyên như K109LV thì nó có sự đa năng riêng biệt của bản thân. Riêng bộ chuyển đổi K109LV nó có thiết kế mỏng y như con k121 với một phạm vi giám sát điện trở shunt dàn trải lên đến max 2500mV

Mà cái quan trọng ở đây là chúng ta có thể scale theo tỷ lệ một cách theo ý muốn ví dụ như: Chuyển đổi tín hiệu điện trở shunt 0-200mV ra 4-20ma; 0-250mv ra 0-20ma, 0-500mv ra 0-10v hoặc 0-5v thì đối với K109lv nó đáp ứng hoàn toàn dễ dàng; mà đặt biệt cài đặt scale theo tỷ lệ không khó anh em chỉ gạt swith 30s là có thể giải quyết tỷ lệ chuyển đổi theo ý muốn của mình

Bộ chuyển đổi tín hiệu 0-75mv ra 4-20ma Z109REG2-1

Cuối cùng là bộ chuyển đổi điện trở shunt ra 4-20ma Z109REG2-1. Con này là con phụ dùng trong việc thay thế khi và chỉ khi các thiết bị kia đã hết hàng và giá nó cũng ngang ngang K109LV

Tuy nhiên; khi tham gia vào việc chuyển đổi điện trở shunt  ra analog thì con nào cũng có ưu điểm riêng biệt. Vậy đối với bộ chuyển đổi 0-75mv ra 4-20ma Z109REG2-1 thì ưu điểm của nó là gì ?

Điểm đặc biệt của thiết bị này là khả năng lọc nhiễu cực kỳ tốt. Z109REG2-1 được đánh giá là loại chuyển đổi tín hiệu điện trở shunt có độ ổn định nhất hiện nay. Và đặc biệt con này thì có sẵn nhiều vì nó được tích hợp tính đa năng thông dụng trong nhà máy nên hàng luôn có sẵn

Đối với các môi trường tín hiệu điện trở shunt bị nhiễu do các yếu tố như công suất hoạt động của thiết bị; nhiễu do từ trường hoặc do biến tần gây ra thì tốt nhất nên dùng z109reg2-1 để đảm bảo hệ thống sản xuất luôn hoạt động ổn định

Tham khảo thêm thiết bị giả lập tín hiệu điện trở shunt 4-20ma để test độ chính xác của thiết bị đo tại:

https://huphaco-pro.vn/test-4-seneca

 

Tư Vấn Giải Pháp Kỹ Thuật

0972 56 05 06 – 0931 429 989 Mr Thành

Mail: thanh.nguyen@huphaco.vn

Đ/C:  Số 12 Đường 310, Rosita Khang Điền, Phường Phú Hữu, TP Thủ Đức, Tp Hồ Chí Minh