Shunt (Elektrik)

Schaltzeichen

50A Shunt mit Kelvin-Klemmen

Präzisionsshunt mit Vierleiteranschluss

Ein Nebenschlusswiderstand (englisch Shunt) ist ein niederohmiger elektrischer Widerstand, der zur Messung von Strömen verwendet wird. Je größer der Strom ist, der durch einen Shunt fließt, umso höher ist der Spannungsabfall, der an ihm gemessen wird.

Prinzip

Strommessgeräte mit analogen oder digitalen Anzeigeinstrumenten werden meistens über eine Messung der sehr kleinen Spannung an einem Shunt realisiert, z. B. 200 mV bei digitalen Messgeräten oder übliche 60 mV bei Zeigerinstrumenten. Elektronische Schaltungen mit Operationsverstärkern können auch kleinere Spannungen am Shunt verarbeiten.

In die Leitung mit dem zu messenden Strom wird daher ein Widerstand (shunt) eingebaut. Die an diesem Widerstand abfallende kleine Spannung wird mit dem Anzeigeinstrument gemessen. Da durch die Übergangswiderstände an den Stromkontakten ein erheblicher Spannungsabfall entsteht, wird die am Shunt abfallende Messpannung über eine Vierpunktkontaktierung (auch Kelvin-Anschlüsse oder Kelvin-Kontaktierung genannt) abgegriffen.

Die Berechnung des Shunts erfolgt nach dem ohmschen Gesetz. Beispiel: Beträgt der Spannungsabfall über einen 200 mOhm Shunt 200 mV, so fließen 1 A. Falls der Strom, der durch den Spannungsmesser fließt, nicht vernachlässigbar klein ist, muss er bei der Berechnung berücksichtigt werden.

Zur Messung hoher (>100 A) Ströme sind Shunts mechanisch robust aufgebaut, beispielsweise als Metallband-Widerstände aus Manganin mit kräftigen Schraubkontakten für den Mess-Stromkreis und mit zwei kleineren Anschlüssen für das Messgerät.

Andere Materialien für Widerstände sind Konstantan, Isotan, Isabellin.

Große Shunts sind aus mehreren parallelen Metallstäben aufgebaut und können direkt zwischen Stromschienen geschraubt werden. Manchmal sind Shunts auch direkt in den Messgeräten (z. B. Vielfachmessgerät) eingebaut und sind umschaltbar.

Für die Messung von sehr hohen Strömen (>50 kA) von z. B. Blitzeinschlägen werden besonders aufgebaute, meistens koaxiale Shunts verwendet. Diese erlauben die Messung des Stromverlaufs mit Speicheroszilloskopen.

Weiterhin werden kleine Shunts zum Einlöten in gedruckte Schaltungen gefertigt; auch diese haben oft Kelvin-Kontakte.

Die Strommessung mit einem Shunt ist mit dem Aufkommen von Stromsensoren (diese bieten überdies eine Potentialtrennung) etwas zurückgegangen, Shunts sind jedoch eine preiswerte und genaue Methode der Strommessung und werden außer in Messgeräten auch in Leistungselektronik-Baugruppen zur Stromüberwachung und -regelung eingesetzt.