Что такое петля тока тест

Токовая петля

Интерфейс «Токовая петля» («current loop») — это способ передачи информации с помощью определенных значений силы электрического тока (в отличие от большинства других интерфейсов, в которых значения определяются уровнем напряжения).

Следует разделять два вида реализации интерфейса: аналоговый и цифровой.

В аналоговом варианте токовой петли передача аналогового сигнала осуществляется по паре проводов. В датчиках исполнительных механизмов, АСУ ТП системах и т.д. кодирование информации реализуется в смещенном диапазоне токов 4…20 мА, т. е наименьшее значение сигнала (0) соответствует току 4 мА, а наибольшее значение — 20 мА. Весь диапазон допустимых значений — 16 мА. Нулевое значение тока в цепи означает обрыв линии. Ток более 20 мА — короткое замыкание линии.

В цифровом варианте, который был достаточно популярным до появления в начале 1980 годов интерфейса RS-485, используется два значения тока: 4 мА (логический 0) и 20 мА (логическая 1). Передача данных реализуется старт-стопным методом, аналогично интерфейсу RS-232.

Ранее этот интерфейс был стандартизован в РФ (СССР) как ИРПС в ОСТ 11 305.916-84, а за рубежом в стандартах IEC 62056-21 / DIN 66258.

Обобщенная схема интерфейса «Токовая петля»

Обобщенная схема интерфейса

Преимущества интерфейса токовой петли:

точность не зависит от длины и сопротивления линии передачи, поскольку управляемый источник тока будет автоматически поддерживать требуемый ток в линии;
большая дальность (до нескольких километров);
возможность запитывать датчик непосредственно от линии передачи;
высокая помехоустойчивость (обычно используется экранированная витая пара);
простота реализации, отсутствие необходимости в согласовании линии;
возможность объединения нескольких датчиков в одном интерфейсе.

Все указанные достоинства позволили этому интерфейсу успешно использоваться в системах АСУ ТП. Недостатком интерфейса «токовая петля» является низкая скорость передачи, не превышающая (в зависимости от дальности), как правило, 9 кбит/с.

Кроме того, в стандартах не определено конструктивное исполнение разъемов.

Широкое использование данного вида интерфейса в промышленности породило целую группу измерительных приборов — мультиметров-калибраторов токовой петли, которые позволяют настаивать параметры токовой петли в цеховых условиях, после прокладки линии передачи данных.

Материалы по теме:

Четырехпроводная схема подключения источника питания и нагрузки
Измерение сопротивления на переменном токе
Измерение сопротивления на постоянном токе
Измерение RLС. Эквивалентный режим
Характеристическое сопротивление

Тесты НМО/Судебно-медицинская экспертиза электротравмы

К признакам действия электрического тока на организм относят: [ править ]

1) разрывы паренхиматозных органов;

2) электрометки;

3) «жемчужные бусы» на костях;

4) различные повреждения, полученные после падения от встречи с токонесущим проводником.

Напряжение в осветительной сети составляет: [ править ]

2) 220 (230) В;

К токам низкого напряжения относят токи: [ править ]

3) до 250 В включительно;

«Жемчужные бусы» — признак электротравмы, который появляется в результате: [ править ]

1) биологического действия тока;

2) электрохимического действия тока;

3) теплового действия тока;

4) механического действия тока.

Какой путь тока (петля) наименее опасен для человека? [ править ]

3) две руки-две ноги;

Наибольшим сопротивлением обладает: [ править ]

3) подкожная клетчатка;

4) мышечная ткань.

Электрический ток силой 15 мА оказывает на человека следующее влияние: [ править ]

1) ток не ощущается;

2) боль в руках всех испытуемых, легкие судороги в верхней части руки;

3) разжатие руки и освобождение электрода невозможно;

4) ток ощущается, но без болезненных явлений.

К внешним факторам, влияющим на развитие электротравмы относят: [ править ]

1) высокую температуру и влажность воздуха;

3) электробезопасность помещения;

4) общее истощение организма.

Диагностическим признаком поражения электротоком является: [ править ]

1) повышение давления спинномозговой жидкости;

2) понижение давления спинномозговой жидкости;

3) наличие крови в спинномозговой жидкости;

4) нормальное давление спинномозговой жидкости.

Сердце особенно уязвимо развитием фибрилляции в период: [ править ]

1) смены диастолы систолой;

3) смены систолы диастолой;

Прохождение электрического тока через различные жидкости организма вызывает явление: [ править ]

1) электролиза;

Электрохимическое действие тока выражается в: [ править ]

1) опалении волос;

2) нарушении ионного равновесия;

3) обугливании костных отломков;

4) образовании токсичных радикалов.

Действие на организм электрического тока силой 5-7 мА вызывает: [ править ]

1) боль в руках у всех испытуемых, легкие судороги в верхней части руки;

2) разжатие руки и освобождение электрода невозможно;

3) судорожные сокращения мускулов распространяются до плеча; сильная боль, прикосновение к электродам можно выносить до 30 с;

4) болезненные, судорожные сокращения во всей руке.

Лабораторные методы исследования для установления материала токонесущих частей проводника: [ править ]

2) метод цветных отпечатков;

4) спектральный.

Неспецифическое действие электротока на человека включает: [ править ]

1) явления электролиза;

2) импрегнациию кожи металлом проводника;

3) электроофтальмию;

4) ожоги от горящей одежды.

К внутренним факторам, влияющим на развитие электротравмы относят: [ править ]

1) повреждения кожного покрова;

2) общее утомление и истощение организма;

3) высокую температуру воздуха;

4) понижение атмосферного давления.

Электрометка как признак поражения электричеством подтверждается исследованием [ править ]

4) гистологическим.

Электрогенная асфиксия развивается в результате: [ править ]

1) закрытие корнем языка входа в гортань;

2) спазма голосовой щели;

3) аспирации желудочного содержимого во время судорог;

4) нарушения деятельности дыхательной мускулатуры.

Сколько процентов от общего количества травмы составляет электротравма? [ править ]

Укажите признаки быстро наступившей смерти от электротравмы: [ править ]

1) субэндокардиальные полосчатые кровоизлияния;

2) субплевральные мелкоочаговые кровоизлияния;

3) темная жидкая кровь в полостях сердца и крупных сосудах;

4) мелкоочаговые кровоизлияния в слизистую желудка.

Анизокория как реакция организма на действие электрического тока: [ править ]

1) миоз на стороне выхода тока;

2) миоз на стороне ожога от вольтовой дуги;

3) миоз на стороне входа тока;

4) миоз на стороне противоположной входу тока.

Клетки базального, частично шиповатого и зернистого слоев и их ядра вытягиваются перпендикулярно поверхности кожи в виде «щеток» или «частокола» — типичная гистологическая картина: [ править ]

1) ожога кожи пламенем;

2) ожога кожи горячей жидкостью;

3) гнилостно измененного участка кожи;

4) электрометки.

Наиболее опасным считается переменный ток: [ править ]

1) напряжением более 500 В и частотой 50 Гц;

2) силой 100 мА;

4) напряжением до 500 В и частотой 50 Гц.

При воздействии на организм электрического тока напряжением 1000 В в течение 1 с: [ править ]

1) появляются судороги в конечностях;

2) наступает смерть;

3) физиологические изменения незначительны;

4) возможна потеря сознания.

Замер полного сопротивления цепи «фаза-нуль» ⚡

Измерение сопротивления петли «фаза-нуль» проводится для того, чтобы установить, сможет ли автоматический выключатель или дифавтомат вовремя отключить защищаемый участок цепи при возникновении короткого замыкания.
При проверке измеряется полное сопротивление петли «фаза-нуль» на участке от трансформатора на подстанции до места проведения замера и расчетное значение однофазного тока короткого замыкания. Затем, зная время-токовую характеристику аппарата защиты, делают вывод о способности отключить защищаемую цепь при таком токе КЗ за допустимое время.

Периодичность замера сопротивления петли «фаза-нуль»

В ПТЭЭП нет прямого указания на периодичность проверки петли «фаза-ноль». В соответствии с прил. 3, п. 28.4, эти работы выполняют как после капитального или текущего ремонта электроустановки, так и при межремонтных, т.е. эксплуатационных испытаниях. На практике, как правило, ответственный за электрохозяйство принимает решение о периодичности эксплуатационных испытаний, исходя из требований по проверки сопротивления изоляции, например, 1 раз в 3 года. С этой периодичностью проводятся весь комплекс межремонтных испытаний: и проверка сопротивления цепи «фаза-ноль», и проверка металлосвязи, и испытания УЗО.

Исключения составляют электроустановки, расположенные во взрывоопасных зонах — для них установлена периодичность не реже, чем 1 раз в 2 года.

В электроустановках напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью (системы ТN) при капитальном, текущем ремонтах и межремонтных испытаниях, но не реже 1 раза в 2 года должно измеряться полное сопротивление петли фаза-ноль электроприемников, относящихся к данной электроустановке и присоединенных к каждой сборке, шкафу и т.д., и проверяться кратность тока КЗ, обеспечивающая надежность срабатывания защитных устройств.
ПТЭЭП, гл. 3.4, п. 3.4.12

С какой периодичностью выполнять замеры сопротивления цепи «фаза-нуль»?

В соответствии с требованиями ПТЭЭП, проводить испытания электрооборудования необходимо не реже 1 раза в 3 года, а в отрытых электроустановках и особо-опасных помещениях — 1 раз в год. Однако, для ряда объектов, испытания нужно проводить чаще!

Из чего складывается сопротивление цепи «фаза-нуль»

На рис. 1 схематично изображен путь, который проходит электрический ток от трансформатора до нагрузки. Каждый участок цепи защищает свой автоматический выключатель: автомат на подстанции защищает питающую сеть на участке до ВРУ; автомат в ВРУ защищает распределительную сеть до групповых щитов; автоматы в групповых щитах защищают групповую сеть до нагрузки. Полное сопротивление цепи «фаза-нуль» складывается из сопротивлений жил кабеля, а также переходных сопротивлений в местах соединений, подключения к коммутационным аппаратам. Поэтому, двигаясь от ТП в сторону конечных потребителей, сопротивление цепей «Ф-0» должно увеличиваться.

удаленность точки измерения от ТП;
длина и сечение отрезков кабелей, входящих в проверяемую цепь;
количество и качество соединений и коммутаций в цепи.

Замеры сопротивления петли «фаза-нуль» показывают, на каких кабельных линиях в случае КЗ автомат может сработать за слишком длительное время, за которое сверхток повредит сам кабель или нагрузку. Регулярная проверка позволит предупредить и исключить последствия аварии.

Заказать проверку петли «фаза-нуль»

Проверка срабатывания защиты при системе питания с заземленной нейтралью (TN—C, TN—C—S, ТN—S): проверяется непосредственным измерением тока однофазного короткого замыкания с помощью специальных приборов или измерением полного сопротивления петли фаза-нуль с последующим определением тока короткого замыкания.
У электроустановок, присоединенных к одному щитку и находящихся в пределах одного помещения, допускается производить измерения только на одной, самой удаленной от точки питания установке.
У светильников наружного освещения проверяется срабатывание защиты только на самых дальних светильниках каждой линии. Проверку срабатывания защиты групповых линий различных приемников допускается производить на штепсельных розетках с защитным контактом.
ПТЭЭП, прил. 3, табл. 28, п. 28.4

Электрические сети должны иметь защиту от токов короткого замыкания, обеспечивающую по возможности наименьшее время отключения и требования селективности.
Защита должна обеспечивать отключение поврежденного участка при КЗ в конце защищаемой линии: одно-, двух- и трехфазных — в сетях с глухозаземленной нейтралью; двух- и трехфазных — в сетях с изолированной нейтралью.
Надежное отключение поврежденного участка сети обеспечивается, если отношение наименьшего расчетного тока КЗ к номинальному току плавкой вставки предохранителя или расцепителя автоматического выключателя будет не менее значений, приведенных в 1.7.79 и 7.3.139.
ПУЭ, п. 3.1.8

2.4. Интерфейс «токовая петля»

Интерфейс «токовая петля» используется для передачи информации с 1950-х годов. Первоначально в нем использовался ток 60 мА [Current]; позже, с 1962 года, получил распространение интерфейс с током 20 мА, преимущественно в телетайпных аппаратах. В 1980-х годах начала широко применяться «токовая петля» 4. 20 мА в разнообразном технологическом оборудовании, датчиках и исполнительных устройствах средств автоматики. Популярность «токовой петли» начала падать после появления стандарта на интерфейс RS-485 (1983 г.) и в настоящее время в новом оборудовании она практически не применяется.

В передатчике «токовой петли» используется не источник напряжения, как в интерфейсе RS-485, а источник тока. По определению, ток, вытекающий из источника тока, не зависит от параметров нагрузки. Поэтому в «токовой петле» протекает ток, не зависящий от сопротивления кабеля , сопротивления нагрузки и э. д. с. индуктивной помехи (рис. 2.10), а также от напряжения питания источника тока (см рис. 2.11). Ток в петле может измениться только вследствие утечек кабеля, которые очень малы.

Это свойство токовой петли является основным и определяет все варианты ее применения. Емкостная наводка , э. д. с. которой приложена не последовательно с источником тока, а параллельно ему, не может быть ослаблена в «токовой петле» и для ее подавления следует использовать экранирование (подробнее о борьбе с помехами см. раздел 3).

Рис. 2.10. Принцип действия «токовой петли»

В качестве линии передачи обычно используется экранированная витая пара, которая совместно с дифференциальным приемником позволяет ослабить индуктивную и синфазную помеху.

На приемном конце ток петли преобразуется в напряжение с помощью калиброванного сопротивления . При токе 20 мА для получения стандартного напряжения 2,5 В, 5 В или 10 В используют резистор сопротивлением 125 Ом, 250 Ом или 500 Ом соответственно.

Основным недостатком «токовой петли» является ее принципиально низкое быстродействие, которое ограничивается скоростью заряда емкости кабеля от источника тока. Например, при типовой погонной емкости кабеля 75 пФ/м и длине 1 км емкость кабеля составит 75 нФ. Для заряда такой емкости от источника тока 20 мА до напряжения 5 В необходимо время 19 мкс, что соответствует скорости передачи около 9 кбит/с. На рис. 2.12 приведены зависимости максимальной скорости передачи от длины кабеля при разных уровнях искажений (дрожания), который оценивался также, как и для интерфейса RS-485 [Optically].

Вторым недостатком «токовой петли», ограничивающим ее практическое применение, является отсутствие стандарта на конструктивное исполнение разъемов и электрические параметры, хотя фактически стали общепринятыми диапазоны токовых сигналов 0. 20 мА и 4. 20 мА; гораздо реже используют 0. 60 мА. В перспективных разработках рекомендуется использовать только диапазон 4. 20 мА, как обеспечивающий возможность диагностики обрыва линии (см. раздел «Аппаратное резервирование»).

Интерфейс «токовая петля» распространен в двух версиях: цифровой и аналоговой.

Аналоговая «токовая петля»

Рис. 2.11. Два варианта построения аналоговой «токовой петли»: со встроенным в передатчик источником питания (а) и выносным (б)

Аналоговая версия «токовой петли» используется, как правило, для передачи сигналов от разнообразных датчиков к контроллеру или от контроллера к исполнительным устройствам. Применение «токовой петли» в данном случае дает два преимущества. Во-первых, приведение диапазона изменения измеряемой величины к стандартному диапазону обеспечивает взаимозаменяемость компонентов. Во-вторых, становится возможным передать сигнал на большое расстояние с высокой точностью (погрешность «токовой петли» может быть снижена до ±0,05%). Кроме того, стандарт «токовая петля» поддерживается подавляющим большинством производителей средств промышленной автоматизации.

В варианте «4. 20 мА» в качестве начала отсчета принят ток 4 мА. Это позволяет производить диагностику целостности кабеля (кабель имеет разрыв, если ток равен нулю) в отличие от варианта «0. 20 мА», где величина «0 мА» может означать не только нулевую величину сигнала, но и обрыв кабеля. Вторым преимуществом уровня отсчета 4 мА является возможность подачи энергии датчику для его питания.

На рис. 2.11 показаны два варианта построения аналоговой «токовой петли». В варианте а) используется встроенный незаземленный источник питания , в варианте б) источник питания — внешний. Встроенный источник удобен при монтаже системы, а внешний удобен тем, что его можно выбрать с любыми параметрами в зависимости от поставленной задачи.

Принцип действия обоих вариантов состоит в том, что при бесконечно большом коэффициенте усиления операционного усилителя (ОУ) напряжение между его входами равно нулю и поэтому ток через резистор равен , а поскольку у идеального ОУ ток входов равен нулю, то ток через резистор строго равен току в петле и, как следует из этой формулы, не зависит от сопротивления нагрузки. Поэтому напряжение на выходе приемника определяется как .

Достоинством схемы с операционным усилителем является возможность калибровки передатчика без подключенного к нему кабеля и приемника, поскольку вносимая ими погрешность пренебрежимо мала.

Рис. 2.12. Зависимость максимальной скорости передачи «токовой петли» от длины неэкранированной витой пары 22 AWG при токе петли 20 мА

Напряжение источника выбирается такой, чтобы обеспечить работу транзистора передатчика в активном (ненасыщенном) режиме и скомпенсировать падение напряжения на проводах кабеля и сопротивлениях , . Для этого выбирают , где — напряжение насыщения транзистора (1. 2 В). Например, при типовых значениях 500 Ом и сопротивлении кабеля 100 Ом (при длине 1 км) получим напряжение источника питания петли 22 В; ближайшее стандартное значение равно 24 В. Отметим, что мощность, связанная с избыточным напряжением источника питания по сравнению с рассчитанным значением, будет рассеиваться на транзисторе, что особенно существенно для интегральных передатчиков, не имеющих теплоотвода.

В схемах на рис. 2.11 используется гальваническая развязка между входом передатчика и передающим каскадом. Она необходима для исключения паразитных связей между передатчиком и приемником, подробнее см. раздел «Защита от помех».

Примером передатчика для аналоговой токовой петли является модуль NL-4AO фирмы Reallab!, имеющий 4 канала вывода аналоговых сигналов, гальваническую развязку и предназначенный для вывода из компьютера и передачи на исполнительные устройства тока в стандарте 0. 20 мА или 4. 20 мА. Структура модуля приведена в разделе «Контроллеры для систем автоматизации». Модуль содержит микроконтроллер, который осуществляет связь с компьютером по интерфейсу RS-485, исполняет команды компьютера и выполняет компенсацию погрешностей преобразования с помощью коэффициентов, полученных при калибровке источников тока и хранимых в запоминающем устройстве ЭППЗУ (электрически программируемое постоянное запоминающее устройство). Преобразование цифровых данных в аналоговый сигнал выполняется с помощью 4-канального цифро-аналогового преобразователя (ЦАП). Для расширения функциональных возможностей модуль имеет также выходы напряжения (которые не имеют отношения к рассматриваемой теме).

Цифровая «токовая тепля»

Цифровая «токовая петля» используется обычно в версии «0. 20 мА», поскольку она реализуется гораздо проще, чем «4. 20 мА» (рис. 2.13). Поскольку при цифровой передаче данных точность передачи логических уровней роли не играет, можно использовать источник тока с не очень большим внутренним сопротивлением и низкой точностью. Так, на рис. 2.13 при стандартном значении напряжения питания =24 В и падении напряжения на входе приемника 0,8 В для получения тока 20 мА сопротивление должно быть равно примерно 1,2 кОм. Сопротивление кабеля сечением 0,35 кв. мм и длиной 1 км равно 97 Ом, что составит всего 10% от общего сопротивления петли и им можно пренебречь. Падение напряжения на диоде оптрона составляет 3,3% от напряжения источника питания, и его влиянием на ток в петле также можно пренебречь. Поэтому с достаточной для практики точностью можно считать, что передатчик в этой схеме является источником тока.

Рис. 2.13. Принцип реализации цифровой «токовой петли»

Как аналоговая, так и цифровая «токовая петля» может использоваться для передачи информации нескольким приемникам одновременно (рис. 2.14). Вследствие низкой скорости передачи информации по «токовой петле» согласование длинной линии с передатчиком и приемником не требуется.

«Токовая петля» нашла свое «второе рождение» в протоколе HART.

Рис. 2.14. Токовая петля может быть использована для передачи информации нескольким приемникам

2.3. интнрфейс rs-485, rs-422 и rs-232

2.5. hart-протокол

1 Архитектура системы
2 Промышленные сети и интерфейсы
- 2.1 Общие сведения о промышленных сетях
- 2.2 Модель OSI
- 2.3 Интерфейсы RS-485, RS-422 И RS-232
- 2.4 Интерфейс «токовая петля»
- 2.5 HART-протокол
- 2.6 CAN
- 2.7 PROFIBUS
- 2.8 MODBUS
- 2.9 Промышленный ETHERNET
- 2.10 Протокол DCON
- 2.11 Беспроводные локальные сети
- 2.12 Сетевое оборудование
- 2.13. Заключение
Располагается на площади 8900 м², оснащено самым современным технологическим оборудованием, имеет научно-исследовательское и конструкторское подразделение, использующие передовые средства автоматизации проектирования.

Телефон:

Режим работы:
Адрес:

Почта:

Оставьте свой номер и мы перезвоним Вам

© НИЛ АП, ООО, 1989-2024

Разработка и поддержка
cCube.ru

function setCookie(name, value, options = <>) < options = < path: '/', // при необходимости добавьте другие значения по умолчанию . options >; if (options.expires instanceof Date) < options.expires = options.expires.toUTCString(); >let updatedCookie = encodeURIComponent(name) + «=» + encodeURIComponent(value); for (let optionKey in options) < updatedCookie += "; " + optionKey; let optionValue = options[optionKey]; if (optionValue !== true) < updatedCookie += " c3-cookie-button">Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookies и персональных данных в соответсвии с политикой. Окей, не возражаю
Похожие публикации: