4–20mA 루프 부하 계산기

계산식

• 선 왕복 저항 = 2 × ρ × 편도 거리 ÷ 단면적 (구리 ρ20 = 1/58 Ω·mm²/m)
• 루프 저항 = 입력 저항 + 선 왕복 저항 + 그 밖의 저항
• 전송기 단자 전압 = 전원 − 최대 전류 × 루프 저항 − 그 밖의 전압 강하
• 최대 부하 저항 = (전원 − 전송기 최소 전압 − 그 밖의 전압 강하) ÷ 최대 전류

예: 24 V 전원, 전송기 최소 12 V, 20 mA 면 최대 부하는 (24 − 12) ÷ 0.02 = 600 Ω 입니다. 250 Ω 입력 저항을 빼면 선과 표시기에 350 Ω 이 남습니다.

왜 «최대 전류» 로 보나

루프 저항에서 떨어지는 전압은 전류에 비례하므로, 전송기에 남는 전압은 전류가 가장 클 때 가장 작습니다. 그래서 상한 20 mA 에서 계산합니다. 전송기가 고장을 21 mA 이상으로 알리게 설정돼 있다면(NAMUR NE 43) 그 전류에서도 루프가 버텨야 고장 신호가 제대로 전달되므로, 최대 전류 칸에 그 값을 넣어 봅니다. 전송기 매뉴얼의 부하 그림(load diagram)이 어떤 전류로 그려졌는지도 함께 봅니다.

전압이 모자랄 때 증상

• 값이 낮은 쪽에서는 맞다가 상한 근처에서 더 오르지 않고 멈춥니다(예: 18 mA 에서 고정).
• 선을 늘리거나 표시기·절연기를 하나 더 넣은 뒤부터 상한이 안 나옵니다.
• 전원 전압이 떨어지는 때(다른 부하가 켜질 때)만 값이 깎입니다.

자주 묻는 것

250 Ω 을 넣으면 왜 1–5 V 가 되나요?

옴의 법칙으로 4 mA × 250 Ω = 1 V, 20 mA × 250 Ω = 5 V 입니다. 전압 입력만 있는 장비에서 4–20 mA 를 받을 때 이 저항을 씁니다.

전원 24 V 로 몇 m 까지 보낼 수 있나요?

전송기 최소 전압과 입력 저항에 따라 다릅니다. 최소 12 V·250 Ω·20 mA 면 선에 350 Ω 까지 쓸 수 있고, 0.75 mm² 구리선(왕복 약 0.046 Ω/m)이면 편도 약 7.6 km 로, 거리보다는 표시기·배리어 같은 다른 부품이 먼저 한계가 되는 경우가 많습니다.

4선식 전송기도 이 계산을 쓰나요?

4선식(능동 출력)은 전송기가 따로 전원을 받아 전류를 냅니다. 전원 전압 대신 전송기 출력의 «최대 부하 저항» 사양과 루프 저항 합계를 비교하면 됩니다.

전류를 공학값·PLC 카운트로 바꾸려면 4–20mA 환산 계산기.