Como Selecionar Cabos de Sinal 4‑20 mA

Em projectos de engenharia de controlo de automação, a selecção de cabos de sinal de 4 a 20 mA determina directamente o desempenho anti-interferência do sistema,Precisão da transmissão do sinal e fiabilidade operacional a longo prazoCombinando padrões industriais e práticas de engenharia de campo, a selecção precisa de cabos pode ser realizada a partir das cinco dimensões fundamentais seguintes.

I. Construção do núcleo e conceção anti-interferência

O sinal analógico de 4-20 mA é um sinal analógico fraco, altamente suscetível a interferências eletromagnéticas provenientes de fontes no local, tais como conversores de frequência, grandes motores eléctricos e máquinas de solda.A construção dos cabos deve satisfazer os seguintes requisitos:.

1Estrutura de pares torcidos

A simetria dos pares torcidos compensa a interferência induzida por campos eletromagnéticos externos.

2Proteção baseada em grupos

Adotar uma estrutura S/FTP de escudo em camadas:blindagem individual de folha de alumínio para cada par mais blindagem global de trança de cobreIsto mitiga efetivamente a intermitência entre pares e a interferência externa de modo comum.

3Condutores de cobre puro

Devem ser utilizados condutores de cobre de alta pureza (conteúdo de cobre ≥ 99,9%), sendo estritamente proibidos os condutores de núcleo de alumínio ou de alumínio revestido de cobre,para garantir a condutividade sonora e evitar a oxidação e o superaquecimento nas juntas.

4Materiais de camada de isolamento

O isolamento deve ser de polietileno (PE) ou cloreto de polivinil (PVC), com uma resistência ao isolamento ≥ 500 MΩ·km. O isolamento PE apresenta uma constante dielétrica inferior e um desempenho superior em alta frequência,adequado para cenários de transmissão de dados de alta velocidade.

II. Secção transversal do condutor versus distância de transmissão

Loop voltage drop shall be calculated during selection to guarantee that the voltage at the transmitter terminal remains above its minimum operating voltage (typically ≥ 16 V) at maximum transmission distanceA seguir estão apresentadas selecções de referência para sistemas de alimentação de 24 V normalizados.

Fórmula de cálculo da queda de tensão:

ΔU = I × R × L × 2

Onde: ΔU = queda de tensão do circuito (V); I = corrente do circuito (mA); R = resistência por unidade de comprimento (Ω/km); L = distância de transmissão unidirecional (km).

III. Material da jaqueta e compatibilidade ambiental

As capas externas de cabos devem ser selecionadas de acordo com os ambientes de instalação reais.

IV. Principais especificações de instalação e de ligação à terra

A escolha correta do cabo é apenas o primeiro passo; a instalação correta também determina o desempenho final.

1. Aquecimento do escudo de ponto único

O escudo do cabodevem ser conectados à terra de forma fiável apenas na extremidade do gabinete de controlo (módulo de cartão PLC/DCS)O escudo na extremidade do instrumento de campo deve ser isolado e flutuante.Como diferenças de potencial de terra criam loops de terra que introduzem interferência severa e deriva de sinal.

2- Separação dos cabos de baixa sinalização e de energia

Os cabos de sinal de 4 a 20 mA nunca devem partilhar condutos ou bandejas de cabos com cabos de alimentação (por exemplo, cabos de alimentação de 380 V, cabos de saída de conversor de frequência).manter uma distância mínima de 30 cmQuando o cruzamento for inevitável, rotear os cabos num ângulo perpendicular de 90 graus.

3. Controle do raio de inclinação mínimo

Evitar curvas ou dobras bruscas durante a instalação.para evitar danos ao isolamento interno ou quebra de fios de trança de blindagem.

4Proteção dos condutos

Os cabos de condução situados no interior dos condutos de metal galvanizados ou das bandejas de cabos; ambas as extremidades dos condutos de metal devem estar fixadas a terra de forma fiável.O fator de enchimento dos condutos não deve exceder 40% para assegurar a dissipação de calor e o espaço de manutenção..

V. Falhas e atenuações comuns da selecção

VI. Tabela de selecção de referência rápida

Observações finais

A selecção de cabos de sinal de 4 a 20 mA é uma tarefa de engenharia sistemática.A durabilidade ambiental e as especificações de instalação devem ser consideradas de forma abrangente.Os engenheiros devem investigar completamente as condições de funcionamento do local antes da selecção, seguir estritamente as normas nacionais pertinentes,e aplicar o controlo de qualidade nas etapas críticas, como a aterragem do escudo durante a instalação, para garantir o funcionamento estável a longo prazo dos sistemas de controlo de automação.

Normas de referência

- GB/T 19666‐2019Regras gerais para cabos elétricos e cabos ópticos ignífugos e resistentes ao fogo

- GB/T 5023‐2008Cabos isolados por polivinil-cloreto de tensões nominais até 450/750 V inclusive

- HG/T 2006-2022Elastómeros de poliuretano termoplástico

- IEC 61034­2Medição da densidade de fumaça dos cabos queimando em condições especificadas

­ GB 50057‐2010Código de conceção da protecção contra raios dos edifícios

- SH/T 3019‐2016Especificação para a concepção de tubulações e cablagens de instrumentos em engenharia petroquímica