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磁翻板液位计变送器二线制4-20mA输出距离有多远?
发布日期:2019-11-4 16:37:22
工业现场测量仪表(如物位、压力、温度、流量、角度等测量仪表)普遍采用二线制4-20mA输出方式来向控制中心传送现场测量结果。磁翻板液位计变送器就是把现场液位高度通过4~20mA电流来模拟传输至控制中心,即变送器将具体液位量值转换成模拟量电信号传输到远处控制室或显示设备上。工业上,用4~20mA电流来传输模拟量已经被广泛采用半个多世纪。那么磁翻板液位计变送器二线制4-20mA输出方式的传输距离到底有多远呢?
当仪表供电电源低至一定程度或导线电阻大到一定程度时,二线制4-20mA电流传送信号将产生误差。因此,二线制4-20mA输出方式的传输距离取决于以下参数:负载电阻RL、连接导线的电阻r、供电电压VO及其波动范围△V。
 
假设仪表的ZUI大输出电流为Imax,仪表能维持ZUI大工作电流时的ZUI低供电电压为Vmin,RL=250Ω,
VO=24V,
电源允许波动△V=24×5%=1.2V
Imax=20mA=0.02A
ZUI低供电电压Vmin由于各种型号仪表不同,在此,取16.28V(大多数仪表的平均值)。
即Vmin=16.28≤24-1.2-0.02(250+r)
则连接导线的电阻r=24-1.2-16.28/0.02-250=76Ω
由于仪表连接电线用的是铜线,其截面大多选择S=1.5mm2和S=0.8mm2的居多,根据《电工手册》中的数据,铜线在75℃的电阻系数为ρ=0.0217Ω.mm2/m
 
根据L=S×r/ρ,就可以计算出铜导线的ZUI大长度,也即磁翻板液位计变送器二线制4-20mA传输的ZUI远距离
A、S=1.5mm2的导线,L=1.5×76/0.0217=5253米
B、S=0.8mm2的导线,L=0.8×76/0.0217=2801米
由于往返是两根线,故上述结果应除以2,即
A、S=1.5mm2的导线,L=5253.5/2=2626米
B、S=0.8mm2的导线,L=2801.8/2=1400米
 
在实际应用中决定导线的真实长度要比计算值略低,当然如果需要提高传输距离,可以增大电线的线径或者减少电线的电阻。
除了磁翻板液位计变送器,各种物位控制开关,比如液位开关也普遍采用二线制4-20mA输出方式传送开关信号,只是此时往往把电流控制在略小于4mA和略大于20mA这两个电流值分别作为“闭”或“合”两种开关信号。计为自动化生产的Fork-11音叉料位开关(如图1)和Ring-11音叉液位开关(如图2)等物位开关产品都提供多种输出信号,其中二线制4-20mA输出方式在其实际广泛应用中,完全能达到上述理论的传输距离。
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