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Shunt

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Misurare correnti continue di alta intensità con gli strumenti ordinari non è possibile senza un componente che adatti il segnale al range di ingresso dello strumento stesso: è qui che entra in gioco lo shunt di corrente. Si tratta di una resistenza di precisione a bassissimo valore ohmico, inserita in serie nel circuito di potenza, che genera ai propri morsetti una caduta di tensione proporzionale alla corrente che la attraversa, tipicamente 50 mV, 60 mV, 75 mV o 100 mV a fondo scala. Questo segnale in millivolt viene poi letto dall'amperometro, dal multimetro, dall'ingresso analogico del PLC o dal misuratore di consumi collegato, che lo converte nella lettura di corrente in Ampere. Il catalogo Elexonik include shunt di corrente con portate che spaziano dalle decine ai migliaia di Ampere, in diverse classi di precisione, disponibili per l'ordine con spedizione tramite corriere espresso in 3, 5 o 7 giorni lavorativi.

Elexonik supporta installatori, manutentori e responsabili acquisti nella selezione dello shunt corretto per ogni applicazione di monitoraggio industriale: verifica della corrente nominale, della caduta di tensione compatibile con lo strumento già installato, della classe di precisione richiesta dal contesto d'uso. Il team tecnico è a disposizione per confrontare varianti, leggere le sigle prodotto e confermare la compatibilità prima che l'ordine venga processato, evitando resi e ritardi in fase di messa in servizio.

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Shunt di corrente: principio di funzionamento e significato tecnico

Lo shunt - il cui significato tecnico in ambito elettrotecnico è letteralmente "deviatore di corrente" - è una resistenza di precisione costruita con leghe metalliche a bassissimo coefficiente di temperatura, tipicamente manganina (una lega di rame, manganese e nichel), per garantire che il valore ohmico rimanga stabile anche al variare della temperatura causata dall'effetto Joule. Questo aspetto costruttivo non è un dettaglio secondario: uno shunt che modifica la propria resistenza con la temperatura introduce un errore sistematico nelle misure, incompatibile con applicazioni di monitoraggio energetico o di controllo processo che richiedono accuratezza nel tempo.

Il principio di funzionamento sfrutta la legge di Ohm (V = I x R): la corrente totale del circuito principale attraversa lo shunt, generando ai suoi morsetti una piccola caduta di tensione proporzionale e precisamente calibrata. Questa tensione, nell'ordine dei millivolt, viene letta dallo strumento di misura collegato, che ha la scala tarata per convertire quel valore in Ampere. Il risultato è che uno strumento con fondo scala in mV può misurare in modo sicuro correnti che eccedono di gran lunga la propria portata diretta.

Gli shunt di qualità industriale vengono costruiti con collegamento a quattro morsetti, secondo la tecnica Kelvin: due morsetti di grande sezione per il circuito di potenza e due morsetti voltmetrici di piccole dimensioni per il collegamento allo strumento di misura. Questa configurazione elimina l'errore introdotto dalla resistenza dei cavi e dei contatti nel circuito di misura, garantendo una lettura accurata indipendentemente dalla lunghezza e dalla sezione dei conduttori utilizzati per il collegamento allo strumento. È la stessa logica che distingue una misura di resistenza a due fili da una a quattro fili in un ponte di Wheatstone.

Gli shunt fanno parte della categoria Controllo processi, all'interno della struttura più ampia di Controllo e Automazione disponibile su Elexonik.

Come scegliere lo shunt di corrente corretto: guida operativa alla selezione

La selezione di uno shunt non è una scelta banale. Chi ha già gestito la sostituzione di uno strumento di misura su un quadro esistente sa che un parametro sbagliato obbliga a un secondo ordine, con i tempi e i costi che questo comporta. Verificare la seguente sequenza di parametri prima di ordinare riduce questo rischio a zero.

Parametri da verificare prima dell'ordine

Verifica la corrente nominale dell'applicazione. La corrente nominale dello shunt deve essere scelta in modo che il carico effettivo corrisponda all'80-100% della portata nominale del deviatore di corrente. Operare troppo al di sotto del fondo scala riduce la risoluzione della misura; operare al limite o oltre può saturare lo shunt o danneggiare lo strumento collegato. Se il carico ha correnti di spunto elevate, ad esempio un motore ad avviamento diretto, dimensiona lo shunt sulla corrente di picco, non su quella di regime.

Controlla la caduta di tensione nominale (mV) e la compatibilità con lo strumento già installato. Il valore di caduta di tensione a fondo scala - tipicamente 50 mV, 60 mV, 75 mV o 100 mV - deve corrispondere esattamente al fondo scala in millivolt dell'ingresso dello strumento di misura collegato. Un amperometro da quadro tarato per un ingresso di 75 mV non può essere abbinato a uno shunt con caduta di 60 mV senza introdurre un errore sistematico del 20%. Prima di ordinare, verifica sul datasheet dello strumento esistente qual è il valore di fondo scala in mV previsto.

Verifica la classe di precisione richiesta dall'applicazione. La classe di precisione indica l'errore massimo di misura espresso in percentuale del fondo scala: uno shunt di classe 0,5 introduce un'incertezza massima dello ±0,5%, uno di classe 0,2 riduce questo margine ulteriormente. Per applicazioni di monitoraggio energetico senza finalità fiscali, la classe 0,5 è generalmente sufficiente. Se lo shunt è utilizzato in abbinamento a misuratori di energia per finalità di fatturazione interna o di verifica, la classe richiesta può essere 0,2 o superiore, e deve essere documentata da certificato di taratura conforme alla normativa applicabile.

Controlla le dimensioni fisiche e il tipo di montaggio. Gli shunt industriali hanno tipicamente un montaggio su base con fissaggio a vite. Prima di ordinare, verifica lo spazio disponibile nel quadro e la compatibilità delle dimensioni fisiche con l'alloggiamento esistente. In caso di sostituzione su quadro già costruito, misura l'ingombro del componente da sostituire e confrontalo con le quote dichiarate nel datasheet del nuovo shunt.

Assicurati che il tipo di corrente dell'applicazione sia corrente continua (DC). Gli shunt sono componenti progettati per la misura di corrente continua. Non sono adatti alla misura di corrente alternata, per la quale sono indicati i trasformatori di corrente. Se stai lavorando su un impianto misto o se hai dubbi sul tipo di corrente nel punto di misura, contatta il team tecnico Elexonik prima di procedere all'ordine.

Errori frequenti nella selezione e nella sostituzione degli shunt

La maggior parte degli errori che si presentano in questa categoria non riguarda la mancanza di competenza tecnica, ma la sottovalutazione di parametri che sembrano secondari al momento dell'ordine e che diventano problemi concreti in fase di installazione o di collaudo.

La caduta di tensione non corrisponde allo strumento esistente

È l'errore più frequente nella sostituzione di uno shunt su quadro esistente. Il buyer individua uno shunt con la corrente nominale corretta e lo ordina senza verificare il valore di caduta di tensione a fondo scala. Quando il nuovo componente arriva e viene installato, l'amperometro da pannello legge un valore sistematicamente sbagliato, e la causa non è immediatamente evidente. Quando un cliente ci contatta per sostituire uno shunt, la prima cosa che verifichiamo è la sigla completa del componente da sostituire: nelle sigle degli shunt industriali, i codici indicano sia la corrente nominale sia la caduta di tensione a fondo scala, e confonderli porta esattamente a questo scenario.

Sottostima della corrente su carichi con spunto elevato

Su linee con motori a corrente continua ad avviamento diretto, la corrente di inserzione può raggiungere valori multipli della corrente nominale di regime. Uno shunt dimensionato sulla sola corrente di regime può andare in sovraccarico durante gli avviamenti, con conseguente riscaldamento, deriva della resistenza nominale e degrado della classe di precisione nel tempo. In questi contesti occorre sovradimensionare la portata dello shunt rispetto alla corrente di esercizio continuo, valutando i picchi di corrente attesi e la frequenza degli avviamenti.

Classe di precisione non adeguata per il contesto d'uso

Un errore ricorrente negli impianti fotovoltaici e nei sistemi di accumulo a batteria è la scelta di uno shunt di classe 1 per applicazioni in cui è necessario monitorare variazioni di corrente di scarica molto contenute. Una classe di precisione insufficiente in questi contesti introduce un'incertezza che può rendere inutile il monitoraggio o portare a decisioni errate sulla gestione dell'energia accumulata. Verifica sempre se il contesto richiede una classe di precisione specifica prima di selezionare il componente.

Applicazioni tipiche degli shunt nell'automazione industriale

Il deviatore di corrente entra in gioco ogni volta che la corrente continua da misurare eccede la portata diretta degli strumenti disponibili, o quando è necessario separare fisicamente il circuito di potenza dal circuito di misura per ragioni di sicurezza o di compatibilità con l'elettronica di controllo.

Monitoraggio di banchi batterie e sistemi UPS

Nei sistemi di accumulo a batteria per impianti industriali e nei gruppi di continuità (UPS) di grande taglia, il monitoraggio della corrente di carica e di scarica è essenziale per la gestione dell'energia e per la stima dello stato di carica. Le correnti in gioco sono tipicamente in corrente continua e possono raggiungere centinaia di Ampere: uno shunt con classe di precisione adeguata, abbinato a un misuratore con ingresso in mV, costituisce la soluzione standard per questo tipo di monitoraggio.

Impianti fotovoltaici e sistemi di alimentazione DC

Nella supervisione di impianti fotovoltaici, la misura della corrente prodotta dai pannelli e della corrente in ingresso al convertitore avviene in corrente continua. Gli shunt vengono installati sul ramo DC dell'impianto per alimentare misuratori di consumi elettrici o ingressi analogici di sistemi di acquisizione dati, con uscita in mV compatibile con i range di ingresso degli strumenti installati.

Processi galvanici e impianti di saldatura

Nei processi galvanici - cromatura, nichelatura, zincatura - le correnti di processo sono continue e di alta intensità, talvolta nell'ordine di migliaia di Ampere su vasche di grande dimensione. Il controllo preciso della corrente è direttamente correlato alla qualità del deposito: uno shunt con classe di precisione elevata, abbinato a un amperometro da pannello o a un ingresso analogico del sistema di controllo, consente la supervisione e la regolazione della corrente di processo in tempo reale. Analoghe considerazioni si applicano agli impianti di saldatura a resistenza, dove il controllo della corrente di saldatura determina la qualità del giunto.

Motori DC di grande taglia

Nei motori a corrente continua di grossa taglia, la misura dell'assorbimento di corrente è necessaria sia per la protezione da sovraccarico sia per il monitoraggio delle prestazioni nel tempo. Gli shunt vengono installati nel circuito di alimentazione del motore, con lo strumento di misura collegato ai morsetti voltmetrici. Questo schema permette di mantenere isolato il circuito di misura dal circuito di potenza, con evidenti vantaggi in termini di sicurezza dell'operatore e protezione degli strumenti.

Compatibilità, accessori e strumenti correlati

Lo shunt non opera mai come componente isolato: è sempre parte di un anello di misura che include lo strumento di lettura, i cavi di collegamento e, in alcuni casi, ulteriori elementi di interfaccia. Prima di completare la specifica, è necessario verificare la coerenza dell'intera catena di misura.

Il collegamento tra lo shunt e lo strumento di lettura avviene tramite cavi dedicati per il circuito di misura in millivolt, che devono essere separati dal circuito di potenza e dimensionati per la bassa resistenza. La lunghezza eccessiva dei cavi di misura può introdurre cadute di tensione parassite che degradano l'accuratezza della misura: in questi casi, la tecnica Kelvin a quattro morsetti descritta in precedenza diventa ancora più importante.

Gli amperometri da pannello con ingresso in millivolt sono lo strumento di lettura più comune abbinato agli shunt. I misuratori multifunzione da pannello con ingresso mV permettono di leggere contemporaneamente corrente, tensione e potenza sull'impianto DC monitorato. Per applicazioni che richiedono l'integrazione con sistemi PLC o SCADA, i convertitori di segnale da mV a 4-20 mA consentono di adattare l'uscita dello shunt all'ingresso analogico standard dei sistemi di controllo.

Le normative di riferimento per la misura di corrente con shunt includono la IEC 62053-21 per i misuratori di energia in corrente alternata (applicabile ai sistemi che integrano shunt sul lato DC con misura AC a valle) e la IEC 61869-2 per i trasformatori di corrente che operano in abbinamento con strumenti di misura. Per applicazioni di misura ai fini di fatturazione o di verifica fiscale, la classe di precisione dello shunt deve essere documentata da certificato di taratura conforme ai requisiti della Direttiva MID (2014/32/UE) per i moduli di misura coinvolti nella catena di misura dell'energia. Il team Elexonik supporta i clienti nella verifica della conformità normativa degli strumenti selezionati rispetto ai requisiti dell'applicazione specifica.

Per applicazioni che richiedono la misura di corrente alternata, la categoria trasformatori di corrente copre le esigenze di adattamento del segnale in AC. Per il monitoraggio più ampio delle grandezze elettriche su impianti DC e AC, gli accessori per misuratori da pannello completano le installazioni con connettori, adattatori e supporti dedicati.

I brand disponibili per gli shunt di corrente

Carlo Gavazzi - Shunt di corrente per applicazioni di monitoraggio energetico e supervisione di impianti DC, con gamme compatibili con i propri misuratori multifunzione da pannello. Ordinabili con supporto tecnico pre-vendita per la verifica della compatibilità con gli strumenti di misura esistenti.
Lovato - Deviatori di corrente per quadri di distribuzione e impianti industriali, con ampie gamme di portata e cadute di tensione standard. Soluzioni utilizzate frequentemente in abbinamento ai propri amperometri da pannello per la misura di correnti continue su impianti di media e alta intensità.
ABB - Shunt per applicazioni di power quality monitoring e energy management in corrente continua, con classe di precisione certificata per l'abbinamento ai propri misuratori multifunzione. Soluzioni ordinate frequentemente da system integrator e società di energy management per impianti con requisiti di accuratezza elevata.

Domande frequenti sugli shunt di corrente per applicazioni industriali

Come si verifica che lo shunt sia compatibile con l'amperometro da pannello già installato nel quadro?

Il parametro determinante è la caduta di tensione nominale a fondo scala: il valore in millivolt dello shunt deve corrispondere esattamente al fondo scala in mV dell'ingresso dell'amperometro. Questo valore è riportato sul datasheet e spesso sulla targa dello strumento. Se stai sostituendo uno shunt su un quadro esistente senza modificare lo strumento di lettura, cerca la sigla completa dello shunt da sostituire: contiene sia la corrente nominale sia il valore di caduta di tensione. Se la sigla non è leggibile o il componente è fuori produzione, il team Elexonik può aiutarti a identificare un equivalente compatibile sulla base delle caratteristiche tecniche dello strumento presente nel quadro.

Qual è la differenza tra uno shunt e un trasformatore di corrente e quando usare l'uno o l'altro?

Lo shunt è un componente per la misura di corrente continua (DC): inserito in serie nel circuito, genera una caduta di tensione in millivolt proporzionale alla corrente che lo attraversa. Il trasformatore di corrente (TA) è invece un componente per la misura di corrente alternata (AC): lavora per induzione magnetica e non richiede l'inserzione in serie nel circuito di potenza con interruzione del conduttore. Se il circuito da misurare è in corrente continua, lo strumento corretto è lo shunt. Se è in corrente alternata, occorre un trasformatore di corrente. Su impianti misti, i due componenti operano su sezioni diverse dell'impianto e non sono intercambiabili.

Come si sceglie la classe di precisione corretta per uno shunt in un impianto fotovoltaico o in un sistema di accumulo a batteria?

Dipende dal contesto d'uso. Per il monitoraggio generale dei consumi e della produzione senza finalità di fatturazione, una classe di precisione 0,5 è normalmente sufficiente. Se i dati di misura vengono utilizzati per la rendicontazione dell'energia prodotta o per la fatturazione interna tra reparti o unità produttive, la classe richiesta può essere 0,2 o superiore, e il certificato di taratura diventa un requisito documentale. Per sistemi di accumulo in cui il monitoraggio della corrente di scarica è critico per la stima dello stato di carica, una classe elevata riduce l'errore cumulato nel tempo e migliora l'accuratezza della gestione energetica. In caso di dubbio, il team tecnico Elexonik può orientarti sulla classe adeguata per la tua applicazione specifica prima di confermare l'ordine.

È possibile trovare su Elexonik uno shunt equivalente a un modello fuori produzione?

Sì, la gestione di componenti fuori produzione o difficili da reperire è parte concreta del servizio offerto da Elexonik. Quando un cliente ci contatta con la sigla di uno shunt non più disponibile, verifichiamo le specifiche tecniche determinanti - corrente nominale, caduta di tensione a fondo scala, classe di precisione, dimensioni fisiche e tipo di montaggio - e identifichiamo la variante equivalente disponibile a catalogo. In molti casi esistono sostituiti compatibili con le stesse caratteristiche funzionali ma sigla diversa. Puoi contattarci dalla pagina contatti con la sigla del componente da sostituire: ti risponderemo con la verifica di compatibilità prima che tu proceda all'ordine.

Supporto tecnico, spedizioni e assistenza per gli shunt di corrente

Per verificare la compatibilità di uno shunt con lo strumento di misura già installato nel tuo quadro, per identificare un equivalente di un componente fuori produzione o per ricevere supporto nella lettura della sigla di un deviatore di corrente, puoi contattare il team Elexonik tramite la pagina contatti o scriverci direttamente su WhatsApp per una risposta rapida. Il supporto tecnico pre-vendita è operativo e concreto: non ci limitiamo a indicare il catalogo, ma confrontiamo varianti e verifichiamo la compatibilità con il tuo impianto prima di confermare l'ordine.

Oltre alla fornitura di componenti nuovi, offriamo un servizio di riparazione e assistenza tecnica su numerosi strumenti e componenti industriali: un'opzione utile quando il fermo impianto non consente di attendere i tempi di un ricambio non immediatamente disponibile. I dettagli sono nella pagina dedicata a riparazioni e assistenza tecnica.

Le spedizioni vengono gestite in 3, 5 o 7 giorni lavorativi tramite corriere espresso, in base alla disponibilità del prodotto. Gli acquisti sono coperti da garanzia secondo le condizioni di vendita pubblicate sul sito. Per sapere chi siamo e come operiamo nel settore dell'automazione industriale, puoi visitare la pagina chi siamo.