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      圖解壓力變送器兩線制、三線制、四線制的差異有哪些?

      作者:  發布于: 2020-09-09  點擊:109

            圖解壓力變送器兩線制、三線制、四線制的差異有哪些?

        提到變送器的線制,很多人都立馬浮現出二線制、三線制和四線制吧。其實,幾線制的稱謂,是在兩線制壓力變送器誕生之后才有的。這其實是電子放大器在儀表中廣泛應用后的結果,而電子放大器的本質說到底就是能量轉化的過程,它離不開供電。因此最先出現的是四線制變送器(兩根線負責電源的供應,另外兩根線則負責輸出被轉換放大的信號)。但目前,市場上很多變送器都已經采用二線制變送器。下面,我們就來具體看看不同線制壓力變送器的差異有哪些?

        一、兩線制壓力變送器

        要實現兩線制變送器,必須要同時滿足以下條件:

        1.V≤Emin-ImaxRLmax

        變送器的輸出端電壓V等于規定的低電源電壓減去電流在負載電阻和傳輸導線電阻上的壓降。

        2.I≤Imin

        變送器的正常工作電流I必須小于或等于變送器的輸出電流。

        3.P<Imin(Emin-IminRLmax)

        變送器的小消耗功率P不能超過上式,通常<90mW。

        式中:Emin=低電源電壓,對多數儀表而言Emin=24(1-5%)=22.8V,5%為24V電源允許的負向變化量;

        Imax=20mA;Imin=4mA;RLmax=250Ω+傳輸導線電阻。

        如果壓力變送器在設計上滿足了上述的三個條件,就可實現兩線制傳輸。所謂兩線制即電源、負載串聯在一起,有一公共點,而現場變送器與控制室儀表之間的信號聯絡及供電僅用兩根電線,這兩根電線既是電源線又是信號線。兩線制變送器由于信號起點電流為4mA DC,為變送器提供了靜態工作電流,同時儀表電氣零點為4mA DC,不與機械零點重合,這種“活零點”有利于識別斷電和斷線等故障。而且兩線制還便于使用安全柵,利于安全防爆。

        圖1為二線制變換器的接線圖。直流電源U(24V)通過兩根線向現場的變換器供電,同時這兩根線又是輸出信號(4~20mA)的傳輸線。輸出的電流信號需經過標準電阻RL=250Ω轉換為電壓UL=IRL=(1~5)U送至控制器。這種二線制變換器的特點是只用于檢測信號而沒有控制功能。

        二、三線制壓力變送器

        三線制變換器的接線圖如圖2所示,電流輸出系統除了兩根電流傳輸線以外,還有一根電源線向變壓器提供電源。三線制就是電源正端用一根線,信號輸出正端用一根線,電源負端和信號負端共用一根線。其供電大多為DC 24V,輸出信號有DC4-20mA,負載電阻為250Ω或者DC0-10mA,負載電阻為0-1.5kΩ;有的還有mA和mV信號,但負載電阻或輸入電阻,因輸出電路形式不同而數值有所不同。

        由于DC4-20mA、DC 1-5V信號制的普及和應用,在控制系統應用中為了便于連接,就要求信號制的統一,為此要求一些非電動單元組合的儀表,如在線分析、機械量、電量等儀表,能采用輸出為DC4-20mA信號制,但是由于其轉換電路復雜、功耗大等原因,難于全部滿足上述的三個條件而無法做到兩線制,就只能采用外接電源的方法來做輸出為DC4-20mA的四線制變送器了。四線制變送器供電大多為AC 220V,也有供電為DC24V的。輸出信號有DC 4-20mA,負載電阻為250Ω,或者DC 0-10mA,負載電阻為0-1.5kΩ;的還有mA和mV信號,但負載電阻或輸入電阻,因輸出電路形式不同而數值有所不同,如圖4.3所示。

        輸入接收儀表的是電流信號,如將電阻RL并聯接入時,則接收的就是電壓信號了。由于各種變送器的工作原理和結構不同,從而出現了不同的產品,也就決定了變送器的兩線制、三線制、四線制接線形式。

        三、四線制壓力變送器

        圖三四線制變送器接線示意圖

        四線制變送器如圖三所示,其供電大多為220V AC,也有供電為24V DC的。輸出信號有4-20mA DC,負載電阻為250Ω,或者0-10mA DC,負載電阻為0-1.5KΩ;有的還有mA和mV信號,但負載電阻或輸入電阻,因輸出電路形式不同而數值有所不同。

        以上三個圖中,輸入接收儀表的是電流信號,如將電阻RL并聯接入時,則接收的就是電壓信號了。

        從上面敘述可看出,由于各種變送器的工作原理和結構不同,從而出現了不同的產品,也就決定了變送器的兩線制、三線制、四線制接線形式。對于用戶而言,選型時應根據本單位的實際情況,如信號制的統一、防爆要求、接收設備的要求、投資等問題來綜合考慮選擇。

        要指出的是三線制和四線制變送器輸出的4-20mA DC信號,由于其輸出電路原理及結構與兩線制的是不一樣的,因此在應用中其輸出負端能否和24V電源的負線相接?能否共地?這是要注意的,必要時可采取隔離措施,如用配電器、安全柵等,以便和其它儀表共電、共地及避免附加干擾的產生。


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