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シャントとは、回路内の電流に対して低インピーダンス経路を提供するように設計されたデバイスです。通常、過電流を防ぐために、システムやコンポーネントから電流を迂回させるために使用されます。電気シャントは、配電システム、電気計測システム、自動車、船舶など、幅広い用途で使用されています。シャントは、用途に応じてさまざまな形状をとります。電流測定では、シャントは抵抗値が非常に低いものの、抵抗値が正確に既知の抵抗器で、メーターと並列に配置され、シャントの両端の電圧降下を介して大電流を間接的に測定できます。回路保護では、クローバー回路などのシャントデバイスが、電源を短絡させることで過電圧から保護します。コンデンサは、高周波の電気ノイズを接地するためにシャントとして使用されます。太陽光発電では、この用語は太陽電池内の不要な短絡を指し、雷保護では、ガスが充填されたチューブがシャントとして機能し、サージエネルギーを安全に接地します。軍艦では、戦闘に入る前に、重要な機器のヒューズに戦闘短絡シャントが設置されます。
一例として、直列に配線された小型クリスマスライトが挙げられます。白熱電球のフィラメントが切れると、切れた電球には全線電圧がかかります。フィラメントが切れる前に並列に接続されていたシャント抵抗器が短絡し、切れたフィラメントをバイパスして残りの電球が点灯します。しかし、電球が多数切れるとシャント抵抗器も切れてしまうため、マルチメーターを使って故障箇所を特定する必要があります。
太陽光発電においては、この用語は太陽電池の前面と背面の接点間の望ましくない短絡を指すために広く用いられ、通常はウェハーの損傷によって引き起こされる。
ガスを封入した管は、特に避雷器において分流器としても使用できます。 ネオンは他の希ガスと同様に絶縁破壊電圧が高いため、通常は電流が流れません。しかし、直撃雷（例えばラジオ塔のアンテナへの落雷）が発生すると、分流器内でアーク放電が発生し、大量の電流が接地されるため、送信機やその他の機器が保護されます。
もう一つの古いタイプの避雷器は、単純な狭い火花ギャップを利用しており、高電圧がかかるとそこにアーク放電が発生する。これは低コストな解決策ではあるが、その高いトリガー電圧は、保護対象回路で動作する現代の固体電子機器をほとんど保護しない。
コンデンサは、高周波ノイズが負荷や他の回路部品に伝播する前に、それを接地へと迂回させるためのシャントとして使用されます。
シャントという用語は、ラダー型トポロジーを持つフィルタや類似の回路において、ラインとコモンの間に接続されたコンポーネントを指すのに使用されます。この用語は、信号線とリターン線の間に接続されたシャントコンポーネントを、信号線に沿って直列に接続されたコンポーネントと区別するためにこの文脈で使用されます。より一般的には、シャントという用語は、別のコンポーネントと並列に接続されたコンポーネントにも使用できます。たとえば、シャントm派生ハーフセクションは、フィルタ設計のイメージインピーダンス法によるコモンフィルタセクションです。[ 1 ]
信号や電源の逆極性によって機器が脆弱な場合、回路を保護するためにダイオードが使用されることがあります。ダイオードを回路に直列に接続すると、単に逆電流を防ぐだけですが、並列に接続すると、逆極性の電源を分流し、ヒューズやその他の電流制限回路を開放させることができます。
すべての半導体ダイオードには、しきい値電圧（通常0.5 ボルトから1 ボルトの間）があり、この電圧を超えないと、通常の方向に大きな電流が流れません。逆並列接続された2つのシャントダイオード（それぞれが電流を流す）を使用することで、流れる信号がしきい値電圧を超えないように制限し、後段の部品を過負荷から保護することができます。
過電圧から回路を保護する必要があり、電源に過電圧を発生させる可能性のある故障モードが存在する場合、回路は一般にクローバー回路と呼ばれる装置によって保護されることがあります。この装置は過電圧を検出すると、電源とその帰路との間に短絡を引き起こします。これにより、電圧が瞬時に低下し（装置が保護される）、同時に瞬間的に大電流が流れ、電流に敏感な装置（ヒューズや回路ブレーカーなど）が開くことが期待されます。この装置は、露出した電気導体である母線に実際のバールを落とす様子に似ていることから、クローバーと呼ばれています。
軍艦では、戦闘開始前に重要機器のヒューズに戦闘用短絡回路を設置するのが一般的である。これは、機器への電源供給を遮断することが適切な対応ではない場合に、過電流保護機能をバイパスするためである。
この図は、「シャント抵抗器」という用語は、それが何にシャントされるかという文脈で理解されるべきであることを示している。
この例では、抵抗器 R Lは「シャント抵抗器」（負荷 L に対する）と理解されます。なぜなら、この抵抗器は負荷 L を迂回して電流を流すからです。R Lは負荷 L と並列に接続されています。
しかし、直列抵抗R M1とR M2は、（写真のように）低抵抗の抵抗器であり、計測器M1とM2を迂回して電流を流し、これらの計測器に対するシャント抵抗器として機能します。R M1とR M2は、M1とM2に並列に接続されています。計測器を除いた状態でこれらの2つの抵抗器を見ると、この回路では直列抵抗器とみなされます。
電流計シャントを使用すると、特定の電流計で直接測定するには大きすぎる電流値を測定できます。この場合、非常に低いが正確に既知の抵抗を持つ別のシャント抵抗器が電圧計と並列に配置され、測定対象の電流のほぼすべてがシャントを流れるようになります（電圧計の非常に高い内部抵抗が電流のごく一部を占めるため、無視できるとみなせる場合）。抵抗は、結果として生じる電圧降下が測定可能でありながら、回路を妨害しない程度に低くなるように選択されます。シャントの両端の電圧は、シャントを流れる電流に比例するため、測定された電圧をスケーリングして電流値を直接表示できます。[ 2 ] [ 3 ]
シャントは最大電流と、その電流での電圧降下で定格されます。たとえば、500 A、75 mV のシャントの抵抗は次のようになります。150 マイクロオーム、最大許容電流は500アンペアで、その電流での電圧降下は75ミリボルトになります。慣例として、ほとんどのシャントは定格電流で動作するときに 50mV、75mV 、または100mVの電圧降下をするように設計されて おり、ほとんどの電流計はシャントと、フルスケール偏向が50mV、75mV、または100mVの電圧計で構成されています 。すべてのシャントには、連続使用（2分以上）に対するディレーティング係数があり、66%が最も一般的です。したがって、この例のシャントは、330A （および50mVの 電圧降下）を超えてそれ以上の時間動作させるべきではありません。
この制限は、シャントが正しく動作しなくなる熱限界によるものです。一般的なシャント材料であるマンガニンでは、80 ℃で熱ドリフトが発生し始め、120 ℃では熱ドリフトが大きな問題となり、シャントの設計によっては誤差が数パーセントにも達することがあります。また、140 ℃では、マンガニン合金が焼きなましによって永久的に損傷し、抵抗値が上下にドリフトします。
測定対象の電流も高電圧電位にある場合、この電圧は接続リード線と読み取り機器自体にも存在します。[ 2 ]この問題を回避するために、シャントをリターンレッグ（接地側）に挿入することがあります。シャントの代替として、メーターを高電圧回路に直接接続しないことで高電圧からの絶縁を提供する方法もあります。このような絶縁を提供できるデバイスの例としては、ホール効果電流センサと変流器（クランプメーターを参照）があります。電流シャントは、ホール効果デバイスよりも精度が高く、安価であると考えられています。このようなデバイスの一般的な精度仕様は、±0.1%、±0.25%、または±0.5%です。
トーマス型二重マンガニン壁シャントとMI型（改良型トーマス型設計）は、 1990年に量子ホール効果に取って代わられるまで、 NISTやその他の標準研究所でオームの法的基準として使用されていました。量子ホール効果の使用は時間のかかるプロセスであるため、トーマス型シャントは現在でも非常に正確な電流測定を行うための二次標準として使用されています。これらのタイプのシャントの精度は、設定抵抗の年間ドリフトのppmおよびサブppmスケールで測定されます。[ 4 ]
回路の片側が接地されている場合、電流測定用シャントは、非接地導体または接地導体のいずれかに挿入できます。非接地導体内のシャントは、回路全体の対地電圧に対して絶縁されている必要があります。測定器は、本質的に接地から絶縁されているか、または、比較的高いコモンモード電圧と測定器内部の低電圧との間に抵抗分圧器または絶縁増幅器を備えている必要があります。接地導体内のシャントは、シャントを迂回する漏洩電流を検出できない可能性がありますが、対地電圧が高くなることはありません。負荷は接地への直接経路から外されるため、制御回路に問題が生じたり、不要な放射が発生したり、あるいはその両方が発生する可能性があります。
10 個は、1939 年以降、量子ホール効果 (QHE) によって 1990 年に置き換えられるまで、米国の抵抗標準としてのみ使用されていました。