Устройство для измерения полезной мощности индуктора Советский патент 1980 года по МПК G01R21/08 

(54) УСТРОЙСТВО Для ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОЩНОСТИ ИНДУКТОРА

1

Изобретение относится к измерительным устройствам и предназначено для использования в высокочастотных установках, преимущественно, для сварки труб с индукционным подводом тока, 5. с охватывающим или другим внешний

индуктором и внутренним магнитопроводом, или с внутренним индуктором и внешним магнитопроводом.

Известно устройство для измерения О активно й мощности высокочастотных индукторов, содержащее ваттметр, имеющий токовые и потенциальные клеммы, и датчики тока и напряжения индуктора, выходные клеммы которых присое-15 диняют к соответствующим клеммам ваттметра 1.

Недостатком устройства является то,; что оно измеряет лишь подводимую к индуктору мощность, являющуюся сум-20 мой полезной мощности и мощности потерь в рндукторе и других проводящих телах, находящихся в его магнитном поле.

Наиболее близким техническим ре- 25 шением к изобретению является устройство для измерения мощности индуктора, содержсццее датчик тока - трансформатор тока с ферритовым магнитопроводом, охватывающим одну из токо- 30

подводящих -шин индуктора и имеющим

зазор, датчик напряжения - провода, присоединенные к тйкоподжодкщим йГинам. индуктора, и7ва-:ГГШ р Датчик Холла, расположенный в зозоре магнитопровода, с фильтром низкой частоты и изМерительньЕИ прибором постоянного тока.

Для возможности измерения полезной мощности устройство содержит второй, соединенный встречно-последовательно с первым, датчик Холла, также расположенный в зазоре магнитопровода, причем к потёнцйалЬнйм йлёмйам его присоединена вторичная обмотка трансформатора 2.

Сигнал на выходе первого датчика Холла этого устройства пропорционален произведению Мгновенных значений напряжения и тока индуктора, а на выходе второго - квадрату мгновенного значения тока йндуктора: Низкочастотная составлйющая разйос и StHX сйгйалов, выделяемая фильтром низкой частоты, при соответствующем подборе коэффициентов пропорциональности и при усло&ии постоянства собственного активного сопротйвлёнияйНдУктора оказывается пропорциональной полезной мощности индуктора, т.е. всей активНоП мощности, передаваемой нагреваемому телу. нагреве тел с йзменяющи мися электрическими и магнитными сво ствами, формой, размерами или положе нием их относительно индуктора, собственное активное электрическое сопротивление индуктора, в силу влияни нагреваемого тела на распределение тОка в индукторе не остается строго постоянным, что вносит погрешность в работу устройства. Кроме того в магнитном поле индуктора могут находиться посторонние тела (например, элемент конструкции), мощность нагрева которых должна быть отнесена к потерям, устройство же реагирует на нее как на полезную, и наконец, существуют случаи, когда полезной мощностью следует считать только часть мощности, передаваемой нагреваемому телу (например, при высокочастотной -сварке труб), когда из всей мощности нагрева трубной заготовки полезной (т.е. определяющей ;fig,jg-jj -g ij.;gjjj Qj Qj,pj, процесса) является мощность нагрева кромок. Цель изобретения - повышение точности измерения полезной мощности ин дукционного нагрева свариваемых кромок трубной заготовки при высокочастотной сварке труб. Поставленная цель достигается тем что в устройство для измерения полезной мощности индуктора,содержащее датчик тока индуктора, ваттметр, токовые клеммы которого присоединены к выходным клеммам датчика тока, дополнительно введена измерительная катушка, расположенная между индуктором и его магнитопроводом и охва тывающая магнитопровод, причем магнитопровод и индуктор расположены с разнЕЛХ сторон от кромок трубной заготовки, а концы измерительной ка тушки присоединены к потенциальным . клеммам ваттметра. . На фиг. 1 представлена схема рас положения катушки и соединений элементов устройства в установках для высокочастотной сварки труб с охват вающим индуктором с внутренним магн топроводом; на фиг. 2 - то же, в ус тановках для высокочастотной сварки труб с внутренним индуктором и внеш ним магнитопроводом. Устройство для измерения полезно мощности индуктора содержит ваттмет 1, датчик 2 тока индуктора, измерительную катушку 3, охватывающую маг нитопровод 4 и присоединенную к потенциальн.ым клеммам 5 и 6 ваттметра 1, токовые клеммы 7 и 8 которого пр соединены к датчику 2 тока. Устройство для измерения полезно мощности работает следующим образом Часть магнитного потока индуктора 9; которая проходит через щель, образованную кромками 10, сцепляетс с измерительной катушкой 3, если ак сиальное положение ее на магнитопроводе 4 определяется из условия максимальности напряжения на катушке 3 при постоянстве напряжения на индукторе 9. При этом вследствие того, то эта часть потока содержит в себе поток, проходящий через тело кромок трубной заготовки, и не содержит потока, проходящего через тела индуктора и цилиндрической части 11 трубной заготовки, напряжение на катушке оказывается сдвинутым по фазе относительно тока в индукторе, на угол, обусловленный только активной мощностью, Логлощаемой кромками, и не зависящий от активной мощности потерь в индукторе и мощности нагрева- цилиндрической части трубной заготовки. Произведение мгновенных значений тока индуктора и напряжения на измерительной катушке„ равно мгновенному значению мощности, передаваемой в ту часть пространства, которую занимает полезный магнитный поток. Активная часть этой мощности, т.е. низкочастотная (в частном случае, постоянная) составляющая указанного произведения есть мощность, поглощаемая упомянутой частью пространства. Поскольку в этой части пространства телами, поглощающими мощность, являются кромки трубной заготовки и магнитопровод, то полученная активная мощность равна мощности нагрева этих тел. Мощность нагрева магнитопровода, по сравнению с мощностью нагрева .кромок, пренебрежимо мала, так что указанная активная мощность равна полезной мощности, Предлагаемое устройство позволяет получить сигнал, пропорциональный мощности нагрева кромок, которая является основным параметром режима высокочастотной сварки. Использование устройства позволяет решить задачу автоматизации трубосварочных станов, являющуюся необходимым условием повы.шения их производительности и качества сварки. Формула изобретения Устройство для измерения полезной мощности индуктора, содержащее датчик тока индуктора, ваттметр, токовые клеммы которого присоединены к выходным клеммам датчика тойа, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения полезной мощности индукционного нагрева свариваемых кромок трубной заготовки при высокочастотной сварке труб, дополнительно введена измерительная KaryujKa, расположенная между индуктором и его магнитопроводом и охватывающая магнитопровод, причем махнитопропол и индуктор расположены с рггзкых сторон от кромок трубной заготовки, а K.-JHUW

измерительной катушки присоединены к потенциальным клеммам ваттметра. Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Патент ГДР № 63818, кл. 21 е 36/01, 20.09.68.

2.Авторское свидетельство СССР

W 284162, кл. G 01 R 21/08, 06.11.69.