Ratgeber
Was ist ein Messshunt?
Ein Messshunt stellt einen niederohmigen elektrischen Widerstand dar, der zur Messung elektrischer Ströme benutzt wird. Weitere geläufige Bezeichnungen lauten Strommesswiderstand, Shunt-Widerstand oder auch einfach kurz Shunt.
Die Funktionsweise eines Messshunts beruht auf dem Spannungsabfall, den der durch ihn fließende Strom verursacht. Zur Strommessung wird der Messshunt in die Leitung eingebaut, deren Stromstärke gemessen werden soll und der strombedingte Spannungsabfall am Shunt-Widerstand wird erfasst.
Da sich gemäß dem Ohmschen Gesetz der Spannungsabfall proportional zum Stromfluss verhält und der Widerstandswert des Messshunts bekannt ist, kann ein parallel geschaltetes Messgerät den Strom direkt anzeigen, wenn der Teilungsfaktor entsprechend berücksichtigt wird.
Beispielsweise fallen an einem Shunt mit einem Widerstand von 10 mΩ bei einem Stromfluss von 50 Ampere 50 mV Spannung ab. Eine Spannung von 1 mV entspricht damit einem Messstrom von 1 Ampere.
Weil Shunts in aller Regel zur Messung höherer Stromstärken eingesetzt werden, sind ihre Widerstandswerte sehr klein, um unerwünschte Spannungsabfälle zu minimieren und eine übermäßige Erwärmung des Shunt-Widerstands zu vermeiden. Da an den Anschlussklemmen des Strommesswiderstands unvermeidliche Übergangswiderstände zum Mess-Stromkreis auftreten, die das Messergebnis stark verfälschen würden, sind Shunts fast immer mit zwei zusätzlichen Anschlussklemmen versehen („Vierleiteranschluss“).
Diese Messspannungsklemmen liegen nicht im Messstrom-Pfad, sondern dienen ausschließlich zur exakten Erfassung des Spannungsabfalls über den eigentlichen Messwiderstand.
Der zu erfassende Strom wird – je nach Baugröße und damit Strombelastbarkeit – über ein mehr oder minder dickes Messband geführt, das einen sehr exakt definierten Widerstand darstellt. Shunts für höhere Stromstärken bestehen meist aus mehreren parallelen Metallstäben, um einen entsprechend großen Leiterquerschnitt bereit zu stellen.
Messshunts sind in diversen Bauformen erhältlich. Kleinere Ausführungen sind zum Einlöten in gedruckte Schaltungen geeignet, mittlere Versionen sitzen meist auf elektrisch isolierten Trägerplatten zur Schraubmontage oder zur Anbringung auf Normschienen vom Typ TS 35. Geht es um noch höhere Ströme, so eignet sich die Bauart für ein direktes Anschrauben in Stromschienen.
Es gibt unterschiedliche Klassen der Genauigkeit. Gebräuchlich sind vor allem die Genauigkeitsklassen 0,2 und 0,5, was bedeutet, dass die Messabweichung beim vollen Nennstrom eine Abweichung von 0,2% beziehungsweise 0,5% nicht übersteigt.
Beim Ausgang eines Messshunts sind 50, 60, 75, 100, 150, 200 und 300 mV übliche Werte. Diese Spannung liegt am Messausgang an, wenn der Widerstand mit 100% seines Nennstroms belastet wird.
Messshunts sollten nicht unterdimensioniert sein, denn Überlastungen führen zu unerwünschten Erwärmungen und damit Messfehlern. Wird ein Strommesswiderstand stark über das zulässige Maß hinaus belastet, ist eine dauerhafte und irreversible Messabweichung die Folge. Meist treten entsprechende Schäden bereits bei mehr als 120% der Nennbelastbarkeit auf, wenn die Überlastung nicht nur kurz andauert.
Umgekehrt ist es aber auch nicht sinnvoll, beispielsweise einen Messshunt mit einem Nennstrom von 5.000 A für Messungen in einem 50-Ampere-Stromkreis zu verwenden. Der hier nur sehr geringe Spannungsabfall ginge stark auf Kosten der Messgenauigkeit. Ebenfalls kann die Anzeigestabilität leiden, wenn elektromagnetische Störeinflüsse das dann nur sehr geringe Nutzsignal der Messleitungen überlagern.
Die technischen Daten sollten bei der Auswahl des passenden Messshunts nicht nur im Hinblick auf die elektrischen Werte beachtet werden. Je nach Einsatzumgebung ist zudem der zulässige Temperaturbereich wichtig, ebenso die klimatische Eignung.
Unser Praxistipp
Über Messshunts können Ströme bis zu einigen tausend Ampere fließen. Bereits kleinere Übergangswiderstände bergen daher Potenzial für Probleme in Form unzulässiger Erwärmung, die im Extremfall bis hin zur Zerstörung der Anlage führen kann. Bei der Montage von Shunt-Widerständen ist deshalb zwingend auf gute Kontaktierungen zu achten. Eventuelle Schmutz- oder Oxydschichten an sämtlichen Kontaktflächen sind sorgfältig zu entfernen. Schraubverbindungen müssen mit dem erforderlichen Drehmoment und unter Verwendung geeigneten Montagematerials gemäß Herstellervorschrift dauerhaft kontaktsicher ausgeführt werden.
FAQ – häufig gestellte Fragen zu Messshunts
Warum befinden sich am Messshunt zwei große und zwei kleinere Klemmschrauben?
Die größeren Schrauben stellen den Strompfad (Stromklemmen) für den zu erfassenden Strom dar, während die kleineren, meist weiter innen liegenden Schrauben (Spannungsklemmen) den Messausgang darstellen.
Kann man der Einfachheit halber das Spannungsmessgerät auch mit an die Stromklemmen anschließen?
Hieraus würden größere Messabweichungen entstehen, da durch die Übergangswiderstände an den Klemmstellen beim Stromfluss Spannungsabfälle entstehen. Es sind daher in jedem Fall die vorgesehenen Spannungskontakte zu benutzen.
Fazit: So kaufen Sie den passenden Messshunt
Streben Sie eine möglichst gute Annäherung des zu messenden Stroms mit dem Nennstrom des Widerstands an. Dies erhöht die Messgenauigkeit und zugleich die Wirtschaftlichkeit. Die Ausgangsspannung beim Nennstrom muss zum Anzeigeumfang des Spannungsmessgeräts passen, ebenso die Skalierung. Bei Austausch eines defekten Messshunts ist auf mechanische Kompatibilität und identische elektrische Daten zu achten.
Für normale Anforderungen reichen Messshunts der Genauigkeitsklasse 0,5 aus, noch höhere Messgenauigkeiten erreichen Shunts der Klasse 0,2 oder 0,1.