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兩線制4-20mA電流信號能傳多遠呢?

4-20mA電流環是可以分為兩線制和三線制的,今天先不說那么多其他內容了,下面請大家跟小編一起計算一下吧。


1.干擾因素


①與激勵電壓高低有關;

②與變送器允許的zui小工作電壓有關;

③與板卡設備采集電流用的取壓電阻大小有關;

④與導線電阻的大小有關。

通過這四項有關量,可以計算出4-20mA電流信號的理論傳輸距離。


2.要使4-20mA信號無損失在兩線回路里傳輸,必須滿足歐姆定律。


即:

(激勵電壓-變送器允許的zui小工作電壓)≥輸出電流×電流環路總電阻

當輸出電流I=20mA,即0.02A時,上式取等號,

則:

電流環路總電阻=(激勵電壓-變送器允許的zui小工作電壓)÷0.02,將這個計算值記作r,

即r=(激勵電壓-變送器允許的zui小工作電壓)×50,單位Ω。


這個r,業界稱之為電流信號的負載電阻,也就是電流信號的zui大帶載能力。


3.為什么要特意給出這個r的計算式呢?


4-20mA電流信號能傳多遠,實質是實際電阻與r比大小的問題。

當環路實際總電阻>r時,就算傳輸距離為0,變送器也是沒辦法輸出20mA電流的;

當環路實際總電阻=r時,變送器輸出20mA電流,傳輸距離只能為0米(超導除外);

當環路實際總電阻<r時,變送器輸出20mA電流,才能在環路中有效傳輸若干米。

①由于板卡采集電流用的取壓電阻為定值,故導線電阻大小,決定著傳輸距離的長短;

②導線電阻越小,信號傳輸的距離越遠;

③導線若是超導,電阻≈0,那電流傳到美國去也不是事,傳到火星去也沒問題。

綜上所述,電流環路的總電阻R,必須滿足R≤r,否則4~20mA信號,無法正常傳輸。


4.電流環路的總電阻R,由板卡設備上采集電流信號的取壓電阻R1,和導線電阻R2組成。


取壓電阻R1,多見250Ω、150Ω、100Ω、50Ω,而今流行100Ω-40Ω等小電阻取壓。

導線電阻R2=電導率×導線總長度÷導線橫截面積=單位長度電阻×導線總長度=單位長度電阻×傳輸距離×2


5.編個小題算一算


4~20mA電流信號的理論傳輸距離L(單位千米),A采用2.5平方毫米雙絞線,每1000米的電阻=7.5Ω,用此導線傳輸信號A自研自造的SC322無零漂壓力變送器,zui小允許激勵電壓=10VDC,DCS板卡上采集電流用的取壓電阻R1=100Ω,DCS板卡上的供電電壓=24VDC,電流信號的zui大傳輸距離距離為多少?


計算如下:

①先計算變送器的負載電阻r,r=(24-10)×50=700Ω

②再寫出環路總電阻R的算式:

R=R1+R2=100+7.5×L×2=100+15L 單位Ω

③由于有R≤r,即(100+15L)≤700

計算得:L≤40千米,即zui大傳輸距離為40000米。


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