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二线制交流电流变送器的综述

来源: 2017-09-11 08:39:23 点击:

工业上普遍需要测量各类非电物理量,例如温度、压力、速度、角度等,都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。采用电流信号的原因是不容易受干扰,并且电流源内阻无穷大,导线电阻串联在回路中不影响精度,在普通双绞线上可以传输数百米。又因为在工业应用中,测量点一般在现场,而显示设备或者控制设备一般都在控制室或控制柜上。两者之间距离可能数十至数百米。按一百米距离计算,省去2根导线意味着成本降低近百元!因此在应用中两线制变送器必然是首选。因此研究二线制电流变送器对工业生产,人们的日常生活都显得异常重要。

  2.二线制变送器的特点及参数

  2.1二线制交流电流变送器主要特点:

  2.1.1二线制仪表现场不需要工作电源,利用指示仪表或DCS系统提供电源。

  2.1.2输入与输出完全隔离。

  2.1.3输出信号采用极性保护措施,极性正确时,指示灯亮,仪表工作;极性错误时,指示灯灭,仪表不工作。

  2.1.4仪表本身无发热源,彻底解决了高温环境下普通变送器因内部发热而引发的输出信号丢失的普遍现象。

  2.2二线制交流电流变送器的主要技术参数:

  2.2.1输入信号:0~5A AC.

  2.2.2输出信号:420mA DC(二线制传输)。

  2.2.3输出负载电阻:0~500

  2.2.4精度:0.5%.

  2.2.5温度系数:≤150ppm/℃。

  2.2.6工作温度:-10℃~+70℃。

  2.2.7隔离:输入与输出隔离。

  2.2.8绝缘电阻:〉200M500V DC)。

  2.2.9绝缘强度:〉1000V/1分钟。

  2.2.10供电电源:1)15~36V DC.

                           2)15V,RL=0~250

                           3)24V,RL=0~500

                           4)30V,RL=0~750

                           5)36V,RL=0~1K

  3.设计方案及其变送器的系统方框图

  两线制变送器的结构与原理两线制变送器的原理是利用了4~20mA信号为自身提供电能;V/I变换器与 V/I 变换器是一种可以用电压信号控制输出电流的电路;两线制压力变送器设计压力桥、称重传感器输出信号微弱,都属于mV级信号;稳定性和安全性的考虑工业环境下环境恶劣且对可靠性要求高,因此两线制变送器的设计上需要考虑一定的保护和增强稳定性措施。

二线制交流电流变送器系统方框

  二线制交流电流变送器是一种能将被测交流电流按线性比例输出直流标准电流的新型仪表。配以相应的指示仪表或直接输出送到DCS系统,实现交流电流的测量和控制。

  4.二线制交流变送器的元器件选择与电路的设计

  4.1互感器的选择

  电流互感器是一种交流电流/电流变换器,当初级流过交流电流时,次级线圈则对应其变比产生交流电流。再通过负载电阻转换成交流电压信号。

  合理选择互感器的变比十分重要。

  在选择变比之前,首先要确定通过互感器产生的负载电压是否满足变送电路需要的输入信号电压。通常我们将输入信号电压的最大值选择在2~3V/AC 左右。

  同时选择互感器负载电阻为标准系列电阻。选RL=1KΩ。

互感器连接负载(图2-1)

互感器连接负载(图2-1)

  例如:输入信号电压选2.5V.

  I=V/R=2.5V/1000Ω=0.0025A=2.5mA

  已知:交流电流输入为0~5A,

  则变比为:   5A/0.0025A=2000

  即     1:2000

  所以,当电流互感器初级电流为0~5A 变化时,次级负载电阻两端的电压为0~2.5V.

  选择5A/2.5mA的互感器。

  如果要求输入信号电压的最大值选择在3V时,只需要将负载电阻选择为RL=1.2KΩ即可。

  V=I×R=0.0025A×1.2KΩ=3V

  仍然选择5A/2.5mA的互感器。