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    磁翻板液位計變送器二線制4-20mA輸出傳輸距離有多遠?

    2017-07-10

      工業現場測量儀表(如物位、壓力、溫度、流量、角度等測量儀表)普遍采用二線制4~20mA輸出方式來向控制中心傳送現場測量結果。磁翻板液位計變送器就是把現場液位高度通過4~20mA電流來模擬傳輸至控制中心,即變送器將具體液位量值轉換成模擬量電信號傳輸到遠處控制室或顯示設備上。工業上, 用4~20mA電流來傳輸模擬量已經被廣泛采用半個多世紀。那么磁翻板液位計變送器二線制4~20mA輸出方式的傳輸距離到底有多遠呢?

      當儀表供電電源低至一定程度或導線電阻大到一定程度時,二線制4~20mA電流傳送信號將產生誤差。因此,二線制4~20mA輸出方式的傳輸距離取決于以下參數:負載電阻RL、連接導線的電阻r、供電電壓VO及其波動范圍△V。

      假設儀表的最大輸出電流為Imax,儀表能維持最大工作電流時的最低供電電壓為Vmin,RL=250Ω,

      VO=24V,

      電源允許波動△V=24×5%=1.2V

      Imax=20mA=0.02A

      最低供電電壓Vmin由于各種型號儀表不同,在此,取16.28V(大多數儀表的平均值)。

      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

      由于儀表連接電線用的是銅線,其截面大多選擇S=1.5mm2和S=0.8mm2的居多,根據《電工手冊》中的數據,銅線在75℃的電阻系數為ρ=0.0217Ω.mm2/m

      根據L=S×r/ρ,就可以計算出銅導線的最大長度,也即磁翻板液位計變送器二線制4-20mA傳輸的最遠距離:

    A、S=1.5mm2的導線,L=1.5×76/0.0217=5253米

    B、S=0.8mm2的導線,L=0.8×76/0.0217=2801米

      由于往返是兩根線,故上述結果應除以2,即:

    A、S=1.5mm2的導線,L=5253.5/2=2626米

    B、S=0.8mm2的導線,L=2801.8/2=1400米

      在實際應用中決定導線的真實長度要比計算值略低,當然如果需要提高傳輸距離,可以增大電線的線徑或者減少電線的電阻。

      除了磁翻板液位計變送器,各種物位控制開關,比如液位開關也普遍采用二線制4~20mA輸出方式傳送開關信號,只是此時往往把電流控制在略小于4mA和略大于20mA這兩個電流值分別作為“閉”或“合”兩種開關信號。深圳計為自動化技術有限公司生產的Fork-11音叉料位開關(如圖1)和Ring-11音叉液位開關(如圖2)等物位開關產品都提供多種輸出信號,其中二線制4~20mA輸出方式在其實際廣泛應用中,完全能達到上述理論的傳輸距離。 

     計為音叉料位開關計為音叉液位開關

      圖1  Fork-11音叉料位開關           圖2 Ring-11音叉液位開關


    (深圳計為自動化技術有限公司研發中心2017年7月10日發布)

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