Justervesenet med shunt i verdensklasse
En svært viktig teknisk komponent i strømmåling er en shunt – en målemotstand som brukes til å gi en lesbar spenning. Justervesenet har de siste par årene utviklet verdens beste målemotstander for vekselstrøm og lanserer i disse dager en oppskalert versjon for høyere strømstyrker.
Forsker Kåre Lind (t.v.) og overingeniør Kristian Ellingsberg med shunten de har bygget fra bunnen av.
Kravet til en god målemotstand er at spenningen målt over motstanden skal gi et sannferdig øyeblikksbilde av totalstrømmen som skal måles. Hovedutfordringer er at målestrømmen møter ekstra motstand fordi strømmen i seg selv kan lage et magnetfelt som hindrer flyt av ladninger (induktans). I tillegg kan målestrømmen bli forsinket i forhold til totalstrømmen fordi ladningene midlertidig hoper seg opp i målemotstanden (kapasitans). Når vekselstrømmen kan snu retning mange tusen ganger i sekundet vil selv en liten forsinkelse på noen få mikrosekunder (milliondels sekund) gi feil i målt elektrisk effekt.
Forskere og ingeniører ved Justervesenets Nasjonalt Laboratorium har i løpet av de siste par årene utviklet en ny type målemotstand som har vist seg å være minst på høyde med det beste av kommersielt tilgjengelige produkter og prototyper utviklet ved store metrologilaboratorier i utlandet. Den nyeste versjonen av Justervesenets målemotstander takler strømmer på opptil 20 ampere. Den har i testing vist seg å kunne måle vekselstrømmer med en frekvens på opptil 300 kHz, noe som betyr at forsinkelsen i målemotstanden er mindre enn 5 nanosekunder (5 milliarddels sekunder).
Den eksepsjonelle ytelsen til Justervesenets shunter skyldes at man har kommet fram til en geometri og et spesielt mønster i montering av komponenter som så godt som eliminerer forsinkelse på grunn av kapasitans og induktans. Nøyaktige målemotstander (shunter) har tradisjonelt vært bygget opp av en håndfull svært dyre presisjonsmotstander. Disse har den ulempen at de er fysisk store og genererer derfor et magnetisk felt når det går strøm igjennom, som igjen gir en stor tidsforsinkelse på grunn av induktans. Justervesenets forskere har tenkt nytt og valgt å bruke et stort antall svært kompakte motstander – såkalt overflatemonterte komponenter. Disse er igjen montert i et bestemt mønster slik at magnetfeltet satt opp av strømmen gjennom en motstand blir nullet ut av magnetfeltet fra motstandene i nærheten.
Veien fra papiret og datasimuleringer fram til en fungerende shunt krever også et praktisk håndlag: Denne shunten består av i alt 1200 elektriske motstander og er laget for hånd ved hjelp av drill og loddebolt.
– Brukerne av våre shunter er i første rekke andre nasjonale kalibreringslaboratorier og kontrollmyndigheter, men de vil likevel kunne bidra til riktigere strømregning for vanlige forbrukere gjennom bedre kontroll av el-målere, sier forsker Kåre Lind som er hovedansvarlig for utvikling av Justervesenets shunter.
Kontaktperson i Justervesenet: Kåre Lind