Устройство для контроля высшихгАРМОНичЕСКиХ СОСТАВляющиХэлЕКТРичЕСКОгО TOKA Советский патент 1981 года по МПК G01R23/16 

f

Изобретение относится к индикации электромагнитных параметров и может быть использовано для контроля и управления процессом ИЕадукционного нагрева .

Известно устройство для контроля высших гармонических составляивдих электрического тока,,содержащее делители напряжения, измеритель сигналов и индикатор 11.

Недостаток устройства заключается в его сложности.

Цель изобретения - упрсяцение устройства.

Поставленная цель достигается тем что в устройстве для контроля высших гармонических составляющих электрического тока, содержащем измеритель сигнала искаженной формы, два делителя напряжения с регулируемым коэффициентом деления и индикатор, измеритель сигигша искгикенной форкы выполнен в виде датчика производной емкостного тока контура, выход которого соединен со входом одного из упомянутых делителей напряжения последовательно соединенного со вторым делителем напряжения, вход последнего соединен со входом устройства, а

средние точки обоих делителей соединены с индикатором.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 (пояс Роговского) производной тока в емкостной ветви параллельного контура 2, выход которого соединен с делителем 3 напряжения с регулируемым коэффициентом деления. Устройство содержит также клемма 4, соединенные с подводящими шинами контура 2 и вторым делителем 5, В случае необходи - мости клеммы 4 соедин5потся с контуром 2 через согласующий трансформатор 6. Делители 3 и 5 соединены последовательно в точке 7-1 (7-2). Регулируемые выходы 8-1 и 8-2 делителей 3 и 5 соединены с индикатором 9. Если величина напряжения на контуре 2 соизмерима с величиной выходного сигнала датчика 1, трансформатор 6 и один из делителей 3 или 5 напряжения можно не уста:навливать.

При подаче переменного напряжения от источника 10 питания в контуре 2 протекает ток. Датчик 1 измеряет напряжение, пропорциональное производной от тока, протекающего через конденсатор 11. Напряжение на контуре 2 и на

выходе трансформатора б отстает по фазе от тока конденсатора 11 на 90 т.е. оно синфазно по основной частоте с выходным сигналом датчика 1, который вместе с напряжением на контуре 2 подают на делители 3 и 5, соединенные таким образом, чтобы производить вычитание сигналов датчика 1 и напряжения на контуре 2 на участке цепи, соединенном с индикатором 9, т.е. между точками 7-1(7-2)и 8-1(8-2 делителей 3 и 5. Один из движков детлителей 3 и 5 устанавливается в точку 12-1(12-2),а второй размещают таким образом, чтобы напряжение между движками было минимальным, что соответствует равенству величины напряжения, идущего от контура 2, величине основной гармоники напряжения, поступающего от датчика 1. Индикатор 9 при этом фиксирует величину высших гармонических составляющих производной тока конденсатора 11, что гфактически пропорционально величине высших гармонических составляющих тока в индуктивной ветви 13 параллельного контура, т.е. ток, ответвляющийся но внешнюю цепь от контура, во много раз меньше тока контура, поскольку он определяется его добротностью.

После проведенной настройки датчи высших гармонических составляющих может работать в указанном контуре при использовании последнего для технологических операций, например индукционного нагрева, и служить мерой нелинейности магнитных свойств загрузки индуктора, которые в свою очередь зависят от величины намагничивания загрузки, от степени ее нагрева и от зазора между загрузкой и индуктором. В совокупности с .другими параметрами индуктора величина нелинейных искажений его тока характеризует процесс индукционного нагрева и ее можно использовать для управления им.

Пример. Произйодится индикация высших .гармонических составляющи контурного тока в индукционной нагревательной установке в процессе нагрева стальной детали до температуры выше точки Кюри. Напряжение на контуре составляет 400 В, частота тока - 8 кГц, мощность установки 30 кВт и действукидее значение емкостного тока контура - 120 А, Измеряется напряжение на контуре с помощью понижсцовдего трансформатора, выходное напряжение которого подаваемое на входные клемг ш датчика высших гармонических составляющих, составляет 80 В.. Изменяется также производная емкостного тока контура при помощи пояса Роговского, установленного на одной из шин конденсаторной батареи контура. Выход измерителя емкостного тока соединяется со вторым входом датчика. На выходе пояса Роговского напряжение составляет около 100 В. При подаче напряжения на контур при наличии в индукторе эталонной охлаждаемой детали на индикаторе появляется Напряжение. Так как напряжение на контуре меньше, чем на выходе измерителя емкостного тока, делитель напряжения на контуре устанавливается

5 на единице (1:1), а регулировка выходного сигнала датчика на минимум производится делителем в цепи измерителя емкостного тока. После регулировки эталонная деталь в индукторе

0 ЗЕйненяется исследуемыми, производится их нагрев и одновременно - индикация высших гармоник тока индуктора, вносимых деталью. Выходной сигнал состав|ляет примерно 8 В, что соответствует примерно 10% нелинейных искажений в кривой производной тока контура. Эта величина изменя тся по мере достижения различными слоями детали температуры, близкой

.к точке Кюри. 0 .

Формула изобретения

Устройство для контроля высших 5 гармонических составлякядих электрического тока, содержащее измеритель сигнсша искс1женной формы, два делителя напряжения с регулируемым коэффициентом деления и индикатор, о т0 личающеёся тем, что, с целью упрощения устройства, измеритель сигнала искаженной форквл выполнен в виде датчика производной емкостного тока контура, выход которого соединен со входом одного из упомянутых делителей напряжения, последовательно соединенного со вторым делителем напряжения, вход последнего соединен со йходом устройства, а средние точки обоих делителей соединены с индикатором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Доклады U-го Всесоюзного семинара Неразрушающий контроль ферромагнитных материалов и изделий методом высших гармоник, Под. ред. И.Г. Лещенко, Томск, 1971, с. 174-179.

12-г

8-2