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磁翻板液位计变送器二线制4-20mA输出传输距离有多远?
2017-07-10
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。
假设仪表的最大输出电流为Imax,仪表能维持最大工作电流时的最低供电电压为Vmin,RL=250Ω,
VO=24V,
电源允许波动△V=24×5%=1.2V
Imax=20mA=0.02A
最低供电电压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最大长度,也即磁翻板液位计变送器二线制4-20mA传输的最远距离:
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。深圳计为自动化技术有限公司生产的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。
图1 Fork-11音叉料位开关 图2 Ring-11音叉液位开关
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