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电量变送器的简单介绍

发布时间:2015-01-04      点击次数:623

                               电量变送器

    电量变送器是一种将各种电气参量(如电流、电压、功率、频率、电能等电力参数)变换为成线性比例的直流电流或直流电压的装置,它广泛应用于发电厂、变电站的电气测量、巡回检测、计算机监测和电网调度自动化的数据采集。随着电力工业的发展,对电量变送器的需求量日益增加。

    电量变送器根据转换原理的不同可划分成以下两种类型:一种电压/电流转换器,亦称电流环发生器,它能将输入电压转换成4-20mA的电流信号(典型产品有1B21、1B22、AD693、AD694、XTR101、XTR106和XTR115);另一种属于电流/电压转换器,亦称电流环接收器(典型产品为RCV420)可将4-20mA输入信号转化成0-5V输出信号,具有很高的性能比。一般电量变送器可分为二线制电量变送器和三线制或者多线制电量变送器。二线制电量变送器是指变送器和传感器位于现场端,在二线制进行传输工作时,供电电源、负载电阻、变送器是串联的即两根导线同时进行传送变送器所需要的工作电源和输出电流信号,其工作电源线和信号线为同一根导线,工作电源由接收端提供。而对于三线制变送器是由系统供电,供电电源是两根电流传输线以外的第三根导线。二线制电量变送器和三线制或者多线制电量变送器简化图如下图所示:

二线制变送器框图如图1.1所示:

三线制变送器框图如图1.2所示:

?电流输出型电量变送器将物理量转换成4—20mA电流输出,必然要有外电源为其供电。zui典型的是变送器需要两根电源线,加上两根电流输出线,总共要接4根线,称之为四线制变送器。电流输出可以与电源公用一根线(公用VCC或者GND),可节省一根线,称之为三线制变送器。4—20mA电流本身就可以为变送器供电。变送器在电路中相当于一个特殊的负载,特殊之处在于变送器的耗电电流在4—20mA之间是根据传感器输出而变化的。这种变送器只需接2根线,因而被称为二线制变送器。工业电流环标准下限为4mA,因此只要在量程范围内,变送器至少有4mA供电。这使得二线制变送器的设计和使用成为可能。而且二线制变送器具有*的优点:

(1)不易受寄生热电偶和沿电线电阻压降和温漂的影响,可用非常便宜的较细的导线,可节省大量电缆线和安装费用。 
(2)在电流源输出电阻足够大时,经磁场耦合感应到导线环路内的电压,不会产生显著影响,因为干扰源引起的电流极小,一般利用双绞线就能降低干扰,二线制与三线制必须用屏蔽线,屏蔽线的屏蔽层要妥善接地。 
(3)电容性干扰会导致接收器电阻产生有关误差,对于4—20mA二线制环路,接收器电阻通常为250?( 取样inU=1—5V)这个电阻小到不足以产生显著误差,因此,可以允许的电线长度比电压遥测系统更长更远。 
(4)各个单台示读装置或记录装置可以在电线长度不等的不同通道间进行换接,不因电线长度的不等而造成精度的差异,从而实现分散采集、集中控制。 
(5)将4mA用于零电平,判断开路与短路或传感器损坏(0mA状态)十分方便。

(6)在两线输出口非常容易增设一两只防雷防浪涌器件,有利于安全防雷防爆。 三线制和四线制变送器均不具上述优点,将被二线制变送器所取代,从国外的行业动态及变送器芯片供求量即可略知一斑,电流变送器在使用时要安装在现场设备的动力线上 ,而以单片机为核心的监测系统则位于较远离设备现场的监控室里,两者一般相距几十到几百米甚至更远。设备现场的环境较为恶劣,强电信号会产生各种电磁干扰,雷电感应会产生强浪涌脉冲,在这种情况下,单片机应用系统中遇到的一个棘手问题就是如何在恶劣环境下远距离可靠地传送微小信号。二线制变送器件的出现使这个问题得到了较好地解决。 
    电量变送器能将电压信号变换为标准的电流信号从环路一端传送到另一端,从而实现长距离通讯,且不易受干扰,因而在工业现场中得到广泛的应用,特别是在传感和测量应用方面。



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