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4-20ma信号究竟能够传输多远


发布日期:[2020-12-28] 共阅[315]次

前言
我国电气自动化仪表从技术发展角度分类,主要分为ddz-ⅰ型、ddz-ⅱ型、ddz-ⅲ型和ddz-s型等几个类型,目前基本上都是电3型和电4型仪表,分别是指ddz-ⅲ型和ddz-s型。它们的主要特点是:


电动单元组合仪表(ddz) 特点 研制时间 直流电流信号范围
ddz-ⅰ型仪表 以电子管为核心元件 60年代前后
ddz-ⅱ型仪表 以晶体管为核心元件 60年代 0-10ma
ddz-ⅲ型仪表 以集成电路为核心元件 70年代 4-20ma
ddz-s型仪表 以微电脑为核心的智能型仪表 70年代后期 4-20ma
对于ⅲ型仪表和s型仪表之间的模拟信号均采用标准的4-20ma.dc(电流传输)或1-5v.dc(电压接收)。参考标准gb/t 3369.1-2008和gb/t 3369.2-2008。
直流电压信号为何不宜用于长距离传输?
在《gb/t 3369.2-2008 过程控制系统用模拟信号 第2部分:直流电压信号》标准中描述:“与gb/t 3369.1-2008所规定的模拟直流电流信号相反,本部分所规定的模拟直流电压信号不宜用作长距离的传输”。主要原因是电压信号经过长距离传输会有所衰减,而且容易受到干扰。

 
 
正是由于电压信号有衰减,所以当电压信号传输时,要求接收端必须呈现高阻抗,即图1中的ri越大越好,而输入阻抗越高,越容易受到干扰。
因此,直流电压信号不宜用于长距离传输。
 
 
4-20ma电流信号究竟能够传输多远?
4-20ma电流信号的传输距离主要与以下几个因素有关:
1. 信号的激励电压ue;
2. 仪表的低工作电压umin;
3. 接收设备的负载(采样)电阻rl;
4. 导线电阻r。

 
其中,uo是变送器的供电电压,必须在满载时(电流i=20ma)保证uo≥umin。
即: 。根据这个公式,可以计算出在变送器处于低工作电压时,大的导线电阻。假设:
已知:ue=24v,i=20ma,rl=250ω,umin=12v。求出r的大值为175ω:

 
再根据导线电阻的计算公式:, 其中:
ρ——电阻率(铜电阻率=0.017,铝电阻率=0.029)
l——线的长度(单位:米)
s——线的截面(单位:平方毫米)
注:电阻值与长度成正比,与截面积成反比。导线越长,电阻越大, 导线越粗,电阻越小。
以铜线为例,ρ= 0.017 ω·mm2/m,即:横截面积1mm2,长度1m的铜线电阻为0.017ω。那么175ω对应1mm2的导线长度为175/0.017=10294(米)。
因此,理论上4-20ma信号传输可达上万米(根据不同激励电压和变送器的低工作电压等因素而定)。
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