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為什么變送器都采用4-20mA電流信號,它傳送距離有限制嗎

2019年01月12日 人閱讀

有的人可能會說:發送4-20mA.DC電流信號的儀表都具有恒流特性,采用電流源傳送,其精度與導線的電阻不是無關嗎?既然這樣還用討論4-20mA.DC信號的傳送距離嗎?

但以上的說法是針對特定條件而言的,應看到當儀表供電電源電壓低至一定程度或導線電阻大到一定程度時,4-20mA.DC電流傳送信號將產生誤差。因此我們討論的是4-20mA.DC信號在保證規定的精度下的傳送距離,討論傳送距離實質就是確定電流源儀表連接導線的zui大長度。

電動單元組合儀表的變送器、調節器、電氣轉換器、操作器等單元,在zui低供電電壓(22.8V)時允許的導線電阻,曾列過一個表格供用戶參考,由于其還有現實意義,特把此表格提供如下。

4-20mA.DC電流信號

看了以上的計算及表格,有的網友會說,我的現場實際接線長度并不太長,但在使用中仍無法正常使用,哪又是什么原因呢?究其原因,可能是:

1.電流傳送信號導線過長時,沒有采取必要的屏蔽措施,或者沒有遵守一點接地規則而引入了干擾。

2.在一個系統中應選擇電位zui低的一點作為信號的公共點,在電單儀表中,24V電源的負線電位zui低,它就是信號公共線。因此在電流傳送的一對信號線中,其電位較低的一根,即信號負線應在發送儀表的輸出處與24V負線相連。如果接線錯誤或漏接而造成信號負線浮空而引入了干擾。

決定電流源儀表導線長度的參數有:負載電阻RL及連接導線的電阻r;供電電壓Vo及其波動范圍△V;

儀表的zui大輸出電流Imax;儀表能維持zui大工作電流時的zui低供電電壓Vmin。

已知:RL=250Ω,

Vo= 24V.DC 其允許誤差為24V +10% -5%,

電源允許波動△V=24V*5%=1.2V,

Imax= 20mA =0.02A,

zui低供電電壓Vmin各種型號儀表的此值是不相同的,因為這個參數還與電子元件的特性有關系,從產品樣本來看,有的儀表zui低的可達12V(但是指無負載時),大多儀表在15--17V之間的居多;在此筆者取16.28V。

即 Vmin= 16.28≤24-1.2-0.02(250+r)

則連接導線的電阻 r= 24-1.2-16.28/0.02-250=76Ω

儀表連接電線用的是銅線,其截面大多選擇S=1.5和0.8mm2的居多,在《電工手冊》上有銅電線在20℃和75℃時的電阻系數,在選擇銅導線時應考慮到使用現場的環境情況,因此zui好選擇75℃時的電阻系數來計算較妥。已知t=75℃時銅的電阻系數ρ=0.0217Ω.mm2/m。

根據L=Sr/ρ 就可計算出銅導線的zui大長度。

用標稱截面1.5mm2導線時L=1.5*76/0.0217=5253m

用標稱截面0.8mm2導線時L=0.8*76/0.0217=2801m

因為儀表的接線往返是兩根線,所以計算結果應除2即:

用標稱截面1.5mm2導線時L1=5253.5/2=2626m

用標稱截面0.8mm2導線時L2=2801.8/2=1400m

在實際應用中決定導線的真實長度要比計算值略低才行,因為電線的標稱截面幾乎都是偏高的。如果遇到現場距離超過上述的長度時,可采取以下措施:增大電線的線徑,來減少導線電阻;適當調高儀表的供電電壓。

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