兩線制、三線制、四線制防爆壓力變送器接線方式
首先,我們先看一下它們的定義
兩線制:兩根線及傳輸電源又傳輸信號(hào),也就是傳感器輸出的負(fù)載和電源是串聯(lián)在一起的,電源是從外部引入的,和負(fù)載串聯(lián)在一起來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載。
三線制:三線制傳感器就是電源正端和信號(hào)輸出的正端分離,但它們共用一個(gè)COM端。
四線制:電源兩根線,信號(hào)兩根線。電源和信號(hào)是分開(kāi)工作的。
幾線制的稱謂,是在兩線制變送器誕生后才有的。這是電子放大器在儀表中廣泛應(yīng)用的結(jié)果,放大的本質(zhì)就是一種能量轉(zhuǎn)換過(guò)程,這就離不開(kāi)供電。因此先出現(xiàn)的是四線制的變送器;即兩根線負(fù)責(zé)電源的供應(yīng),另外兩根線負(fù)責(zé)輸出被轉(zhuǎn)換放大的信號(hào)(如電壓、電流、等)。但目前,很多變送器采用二線制。下面,我們就來(lái)具體看看不同線制變送器的差異有哪些?
防爆壓力變送器不同線制變送器的差異
一、兩線制
要實(shí)現(xiàn)兩線制變送器,必須要同時(shí)滿足以下條件:
1.V≤Emin-ImaxRLmax
變送器的輸出端電壓V等于規(guī)定的低電源電壓減去電流在負(fù)載電阻和傳輸導(dǎo)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(guò)上式,通常<90mW。
式中:Emin=低電源電壓,對(duì)多數(shù)儀表而言Emin=24(1-5%)=22.8V,5%為24V電源允許的負(fù)向變化量;
Imax=20mA;
Imin=4mA;
RLmax=250Ω+傳輸導(dǎo)線電阻。
如果壓力變送器在設(shè)計(jì)上滿足了上述的三個(gè)條件,就可實(shí)現(xiàn)兩線制傳輸。所謂兩線制即電源、負(fù)載串聯(lián)在一起,有一公共點(diǎn),而現(xiàn)場(chǎng)變送器與控制室儀表之間的信號(hào)聯(lián)絡(luò)及供電僅用兩根電線,這兩根電線既是電源線又是信號(hào)線。兩線制變送器由于信號(hào)起點(diǎn)電流為4mADC,為變送器提供了靜態(tài)工作電流,同時(shí)儀表電氣零點(diǎn)為4mADC,不與機(jī)械零點(diǎn)重合,這種“活零點(diǎn)”有利于識(shí)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。
直流電源U(24V)通過(guò)兩根線向現(xiàn)場(chǎng)的變換器供電,同時(shí)這兩根線又是輸出信號(hào)(4~20mA)的傳輸線。輸出的電流信號(hào)需經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電阻RL=250Ω轉(zhuǎn)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(diǎn)是只用于檢測(cè)信號(hào)而沒(méi)有控制功能。
二、三線制
三線制變換器的接線圖如圖2所示,電流輸出系統(tǒng)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(hào)輸出正端用一根線,電源負(fù)端和信號(hào)負(fù)端共用一根線。其供電大多為DC24V,輸出信號(hào)有DC4-20mA,負(fù)載電阻為250Ω或者DC0-10mA,負(fù)載電阻為0-1.5kΩ;有的還有mA和mV信號(hào),但負(fù)載電阻或輸入電阻,因輸出電路形式不同而數(shù)值有所不同。
由于DC4-20mA、DC1-5V信號(hào)制的普及和應(yīng)用,在控制系統(tǒng)應(yīng)用中為了便于連接,就要求信號(hào)制的統(tǒng)一,為此要求一些非電動(dòng)單元組合的儀表,如在線分析、機(jī)械量、電量等儀表,能采用輸出為DC4-20mA信號(hào)制,但是由于其轉(zhuǎn)換電路復(fù)雜、功耗大等原因,難于全部滿足上述的三個(gè)條件而無(wú)法做到兩線制,就只能采用外接電源的方法來(lái)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AC220V,也有供電為DC24V的。輸出信號(hào)有DC4-20mA,負(fù)載電阻為250Ω,或者DC0-10mA,負(fù)載電阻為0-1.5kΩ;的還有mA和mV信號(hào),但負(fù)載電阻或輸入電阻,因輸出電路形式不同而數(shù)值有所不同,如圖4.3所示。
輸入接收儀表的是電流信號(hào),如將電阻RL并聯(lián)接入時(shí),則接收的就是電壓信號(hào)了。由于各種變送器的工作原理和結(jié)構(gòu)不同,從而出現(xiàn)了不同的產(chǎn)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
其供電大多為220VAC,也有供電為24VDC的。輸出信號(hào)有4-20mADC,負(fù)載電阻為250Ω,或者0-10mADC,負(fù)載電阻為0-1.5KΩ;有的還有mA和mV信號(hào),但負(fù)載電阻或輸入電阻,因輸出電路形式不同而數(shù)值有所不同。
從上面敘述可看出,由于各種變送器的工作原理和結(jié)構(gòu)不同,從而出現(xiàn)了不同的產(chǎn)品,也就決定了變送器的兩線制、三線制、四線制接線形式。對(duì)于用戶而言,選型時(shí)應(yīng)根據(jù)本單位的實(shí)際情況,如信號(hào)制的統(tǒng)一、防爆要求、接收設(shè)備的要求、投資等問(wèn)題來(lái)綜合考慮選擇。
要指出的是三線制和四線制變送器輸出的4-20mADC信號(hào),由于其輸出電路原理及結(jié)構(gòu)與兩線制的是不一樣的,因此在應(yīng)用中其輸出負(fù)端能否和24V電源的負(fù)線相接?能否共地?這是要注意的,必要時(shí)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(chǎn)生。