电气的线制你懂吗?详细讲解二三四线制的区别和应用!

时间:2026-07-09
  在电气领域中,“线制” 是一个重要的概念,它指的是仪表供电和标准信号传输所采用的导线数。几线制的称谓,是在两线制变送器诞生后才逐渐出现的,这得益于电子放大器在仪表中的广泛应用。因为放大本质上是一种能量转换过程,所以离不开供电。早出现的是四线制变送器,即两根线负责电源供应,另外两根线负责输出被转换放大的信号,如电压、电流等。
  不同线制的定义
  四线制:220VAC 供电的仪表通常是四线制。四线制信号的仪表,其供电回路和信号回路各自独立,采用隔离电路分开,用于传输隔离的 4~20mA 标准信号。所以,其信号一定是隔离的,通常不接地。电源既可以是 24VDC,也可以是 220VAC。
  三线制:当用两线制提供的功率不足以给仪表供电时,会采用三线制方式,信号为 4~20mA 标准信号。三线制的三根线分别为:一根电源线(通常为 24VDC +),一根信号线,一根电源与信号的公共线,用于电压参考点和电流回路。
  二线制:二线制是指两根导线在供电的同时传输 4~20mA 标准信号。非此标准信号不能称为两线制。二线制少供电能力为:4mA×24V - 接收仪表功耗 - 线路损耗。
  不同线制的供电方式
  四线制供电:大多为 220V.AC,也有供电为 24V.DC 的。如图所示,四线制变送器输出信号有 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。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。如图所示,其输出信号有 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。
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  二线制供电:为 24V.DC。如图所示,其输出信号为 4 - 20mA.DC,负载电阻为 250Ω,24V 电源的负线电位,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。
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  不同线制仪表的选用
  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。以下是不同场景下的仪表选用建议:
  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,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。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,两个表的功率都到了 10W 以上,所以得采用四线制。
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  减少非安全电压供电:一般选用三线制仪表。三线制的应用,是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。
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  注意事项
  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。同时要指出的是,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不一样,因此在应用中其输出负端能否和 24V 电源的负线相接、能否共地是需要注意的,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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