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干货 | 九点看懂二线制、三线制、四线制

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线制”是指仪表供电和标准信号传输采用的导线数。几线制的称谓,是在两线制变送器诞生后才有的。这是电子放大器在仪表中广泛应用的结果, 放大的本质就是一种能量转换过程,这就离不开供电。因此最先出现的是四线制的变送器,即两根线负责电源的供应,另外两根线负责输出被转换放大的信号(如电压、电流、等)。

220VAC供电的仪表一定是四线制。

四线制信号的仪表是指: 供电回路和信号回路各自独立,采用隔离电路分开,用于隔离的4~20mA标准信号。所以信号一定是隔离的,通常不接地。电源可以是24VDC,也可以是220VAC。

当用两线制提供的功率不足以给仪表供电时,采用三线制方式,信号为4~20mA标准信号。

三线制的三根线是:一根为电源线(通常为24VDC+),一根为信号线,一根为电源与信号的公共线,用于电压参考点和电流回路。

4~20mA标准信号不称为两线制。

二线制是两根导线供电的同时传输4~20mA标准信号。非此标准信号不称为两线制。两线制最少供电能力为:4mA×24V-接收仪表功耗-线路损耗。

那么在实际现场操作中,四线制,三线制,二线制主要供电方式是?

四线制供电大多为220V.AC,也有供电为24V.DC的。

四线制变送器如下图所示,其供电大多为220V.AC,也有供电为24V.DC的。输出信号有4-20mA.DC,负载电阻为250Ω,或者0-10mA.DC,负载电阻为0-1.5KΩ;有的还有mA和mV信号,但负载电阻或输入电阻,因输出电路形式不同而数值有所不同。

三线制供电大多为24V.DC。

三线制变送器如下图所示,所谓三线制就是电源正端用一根线,信号输出正端用一根线,电源负端和信号负端共用一根线。其供电大多为24V.DC,输出信号有4-20mA.DC,负载电阻为250Ω或者0-10mA.DC,负载电阻为0-1.5KΩ;有的还有mA和mV信号,但负载电阻或输入电阻,因输出电路形式不同而数值有所不同。

二线制供电为24V.DC。

二线制变送器如下图所示,其供电为24V.DC,输出信号为4-20mA.DC,负载电阻为250Ω,24V电源的负线电位最低,它就是信号公共线,对于智能变送器还可在4-20mA.DC信号上加载HART协议的FSK键控信号。


由于各种变送器的工作原理和结构不同,从而出现了不同的产品,也就决定了变送器的两线制、三线制、四线制接线形式。如何选用四线制、三线制、二线制仪表?


功率大于10W,精度要求较高时,一般选用四线制仪表。

四线制仪表的应用,最早始于DDZ-II型电动单元组合仪表的出现,供电为220V.AC,后续输出信号为0~10mA.DC的四线制变送器得到了广泛的应用。由于转换电路复杂、功耗大等原因, 现在很多仪表仍优先选用四线制,最常见的像科氏力质量流量计和电磁流量计,到现在还是四线制,因为质量流量计需要振动功耗,电磁流量计需要励磁功耗,2个表的功率都到了10W以上,所以得四线制。


减少非安全电压供电,一般选用三线制仪表。

三线制的应用,为了满足仪表需要的供电功率设计,把变送器的供电由220V.AC改为低压直流供电,如电源从24V.DC电源箱取用,减少非安全电压供电。这样就有了三线制的变送器产品。

功率较小且经济实惠,一般选用二线制。

二线制仪表的应用,采用4-20mA.DC信号,现场仪表就可实现二线制,现在国内二线制变送器的产品应用非常广泛。


综上所述,对于用户而言,选型时应根据本单位的实际情况,如信号制的统一、防爆要求、接收设备的要求、投资等问题来综合考虑选择。


要指出的是三线制和四线制变送器输出的4-20mA.DC信号,由于其输出电路原理及结构与二线制的是不一样的,因此在应用中其输出负端能否和24V电源的负线相接能否共地这是要注意的,必要时可采取隔离措施,如用配电器、安全栅等,以便和其它仪表共电、共地及避免附加干扰的产生。



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