Устройство для измерения полезной мощности индуктора

 

Изобретение относится к высокочастотной сварке труб и может быть использовано для контроля активной мощности, выделяющейся в кромках трубной заготовки. Цель - повышение точности измерения полезной мощности за счет учета потерь мощности во . внутреннем магнитопроводе, Устройство содержит две группы преобразователей , обеспечивающих измерение мощности по всему сечению магнитопровода, используя информацию по магнитному потоку от двух измерительных катушек, охватываювщх магнитопровод. Одна из катушек расположена под индуктором, а вторая - на торце магнитопровода со стороны, противоположной точке схождения свариваемых кромок . Полезная мощность определяется вычитанием мощности, выделяемой во внутреннем магнитопроводе, из активной мощности электромагнитной системы , измеренной ваттметром. 2 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COLLHAËÈCTÈ×ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 781706 (21) 4151756/31-27. (22) 25.11.86 (46) 15.04.88. Бюл. Ф 14 (71) Ленинградский электротехнический институт им. В.И.Ульянова(Ленина) (72) М.Я.Акимова, Б.Я.Качанов, А.В.Петров и В.H.Ñòðåëüíèêîâ (53) 621 ° 791.77(088.8) (5e) Авторское свидетельство СССР и 781706, кл. G 01 R 21/08, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОЩНОСТИ ИНЛУКТОРА (57) Изобретение относится к высокочастотной сварке труб и может быть использовано для контроля активной мощности, выделяющейся в кромках (5D4 G01R2 08 В 3К1300 трубной заготовки. Цель — повышение точности измерения полезной мощности за счет учета потерь мощности во внутреннем магнитопроводе, Устройство содержит две группы преобразователей, обеспечивающих измерение мощ:ности по всему сечению магнитопровода, используя информацию по магнитному потоку от двух измерительных катушек, охватывающих магнитопровод. Одна из катушек расположена под индуктором, а вторая - на торце маг" нитопровода со стороны, противоположной точке схождения свариваемых кромок. Полезная мощность определяется вычитанием мощности, выделяемой во внутреннем магнитоправоде, из активной мощности электромагнитной системы, измеренной ваттметром. 2 ил.

1388814

Изобретение относится к высокочастотной сварке труб, может бьггь использовано для контроля полезной активной мощности, выделяющейся в кром- 5 ках трубной заготовки, и является дополнительным к основному изобретению по авт. св. ¹ 781706.

Цель изобретения — повышение точности измерения полезной мощности ин- 10 духтора для нагрева свариваемых кромок трубной заготовки при высокочастотной сварке труб.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства 15 измерения полезной мощности индукторов; на фиг. 2 — схема расположения измерительных катушек на магнитопроводе и кривая изменения магнитной индукции по его длине. 20

Принцип работы устройства заключается в следующем.

Протекающий по индуктору ток создает магнитный поток, проходящий в сварочной электромагнитной системе, 25 .который можно разделить на рабочий магнитный поток и поток рассеяния.

Рабочий магнитный поток проходит в зазор между свариваемыми кромками, lIo магнитопроводу и замыкается во внешнем пространстве. Часть мощности, выделяющейся в электромагнитной системе, расходуется на нагрев магнитопровода, температура которого стабилизируется за счет введения интенсивного принудительного охлаждения.

Значение мощности, выделяющейся в магнитопроводе, вычисляется следующим образом.

Весь магнитопровод разбивается на

N участков, а значение магнитной индукции на них усредняется. В зависимости от требуемой точности расчета выбирается продолжительность участков, а абсолютное значение магнит- 45 ной индукции в поперечном сечении рассматриваемого участка вычисляется с помощью функции, описывающей ее изменение по длине магнитопровода. По| лученная таким образом мощность по50 терь на отдельных участках магнитопровода суммируется и затем вычитается иэ мощности, выделяющейся в электромагнитной системе при прохождении по ней рабочего магнитного потока. Полученное значение характери5S эует величину полезной активной мощности, выделяющейся в свариваемых кромках трубной заготовки.

При описании распределения величиHbl магнитной индукции по длине магнитопровода используется кусочно-линейная аппроксимация кривой, Весь магнитопровод разбивается на две области: первая из которых простирается от переднего торца магнитопровода до оси индуктора, вторая — от оси индуктора до конца активной части магнитопровода в области схождения свариваемых кромок.

В первой области значение магнитной индукции определяется выражением а во второй точностью можно определить по следующей формуле

Р. = Р (— -)

h (3) где P. — искомые удельные потери при

1 индукции, P — удельные потери при индуки ции.

Для каждого участка разбиения задается свое значение координаты центра х и по формулам (1) или (2), в зависимости от области, к которой принадлежит данный участок, опредегде, — магнитный поток, измеренный первой измерительной катушкой;

9 — магнитный поток, измеренный второй измерительной катушкой;

S — площадь сечения активной части магнитопровода;

1„ — длина магнитопровода, 1 — расстояние от второй измерик тельной катушки до первой;

1 х — переменная.

В зависимости от требуемой точности расчета потерь обе области разбиваются на определенное количество участков, число которых определяет количество преобразователей в первой и второй группах, На каждом участке значение магнитной индукции усредняется. Мощность потерь на отдельных участках с достаточной практической

1388814 ляется значение магнитной индукции

В, а по формуле (3) производится расчет удельных потерь Р; . Умножением удельных потерь мощности P на

< массу соответствующего участка разбиения магнитопровода определяются потери мощности на нагрев магнитопровода на соответствующем участке разбиения. Определение В и Р производится преобразователем, соответствующим данному участку разбиения магнитопровода.

Устройство (фиг. 1) содержит индуктор 1, охватывающий трубную заготовку, и ваттметр 2, к токовым клеммам которого подключен датчик тока

3 индуктора I, а к потенциальным клеммам — выход основной измерительной катушки 4, которая размещается 20 также как и дополнительная катушка

5 на магнитопроводе 6, располагаю-, щемся внутри трубной заготовки 7 со свариваемыми кромками 8. Выходы основной 4 и дополнительный 5 катушек 25 подключены к первому и второму входам первого блока 9 вычитания соответственно. Кроме этого, выход дополнительной измерительной катушки 5 соединен с вторыми входами первой 30 группы преобразователей 10, а к ее вторым входам подключен выход первого блока 9 вычитания. К входам второй группы 11 преобразователей подключен выход основной измерительной катушки

4. Выходы первой и второй групп 10 и

11 преобразователей соединены через сумматор 12 с вторым входом второго блока 13 вычитания, первый вход которого соединен с аналоговым выходом 4О ваттметра 2.

Устройство работает следующим образом.

Индуктор 1, охватывающий трубную 45 заготовку 7, создает магнитный поток, состоящий из потока рассеяния и рабочего магнитного потока, проходящего по магнитопроводу 6, в зазоре между свариваемыми кромками и замыкающегося во внешнем пространстве. Ваттметр 2, к токовым клеммам которого подключен выход датчика .3 тока, а к потенциальным, — выход основной измерительной катушки 4, определяет мощность, выделяющуюся в кромках трубной заготовки 7 и магнитопроводе 6, так как величина угла, на который сдвинуто по фазе напряжение на основной измерительной катушке относительно тока индуктора, определяется только поглощением мощности в магнитопроводе и свариваемых кромках. Для определения мощности, выделяющейся в магнитопроводе, последний разбивается на две области, каждая из которых представляется в виде ряда участков, затем для каждого участка вычисляется мощность потерь в магнитопроводе 6. Для определения потерь мощности в первой области выходы основной 4 и дополнительной 5 измерительных катушек подключаются ко второму и первому входам первого блока 9 вычитания, на выходе которого реализуется разность сигналов, получаемых с измерительных катушек, пропорциональная разности магнитных потоков, проходящих через сечения, в которых установлены измерительные катушки 4 и 5. В соответствии с алгоритмом расчета (1) указанный сигнал поступает на первые входы блоков вычитания первой группы 10 преобразователей, к вторым входам которьж подключен выход дополнительной измерительной катушки 5. Выбор коэффициентов усиления усилителей каждого из преобразователей первой группы

10 осуществляется в соответствии с площадью поперечного сечения магнитопровода 6, протяженностью первой области и размером соответствующего участка магнитопровода.

Для определения потерь мощности во второй области магнитопровода, на участке между основной измерительной катушкой 4 и торцом магнитопровода 6, находящимся в области точки схождения свариваемых кромок, выход основной измерительной катушки подключен к входам усилителей второй группы 11 преобразователей. Их коэффициенты усиления выбираются, также как и в.первом случае, в соответствии с площадью поперечного сечения ,магнитопровода 6, протяженностью второй области и размером соответствующего участка (2).

На выходе усилителей первой группы 10 преобразователей и усилителей второй группы 11.преобразователей вырабатывается сиг1-:=-, пропорциональный значению магнитной индукции на каждом из уч:;с гков разбиения магнитопровода 6. После этого сигналы поступают на вхо1388814 ды блоков возведения в квадрат в

l соответствии с выражением (3), на выходе которых получается величина„ пропорциональная мощности, выделяющейся на отдельных участках. Сумматор

12 суммирует все полученные от от дельных преобразователей сигналы, вырабатывая интегральную оценку потерь мощности во всем магнитопроводе, ко- 10 торая затем в блоке 13 вычитания вычитаеся из сигнала ваттметра. Сигнал на выходе блока 13 вычитания пропор.ционален мощности, выделяющейся только в свариваемых кромках трубной за,готовки.

Таким образом, предлагаемое уст ройство позволяет измерять мощность, | выделяющуюся непосредственно в свариваемых кромках трубной заготовки, 20 !

Эта мощность является основным ин;формационным параметром процесса сварки и может использоваться в системе автоматического регулирования процесса высокочастотной сварки. Бо- 25 лее точнОе измерение полезной мощности индуктора позволяет повысить точность регулирования, что в конечном, счете повьппает качество сварного соединения. 30

Формула из обре те ния

Устройство для измерения полезной мощности индуктора по авт.св,Р 781706, о т л и ч а ю щ е е. с я тем, что, с целью повышения точности измерения полезной мощности индукционного.нагрева свариваемых кромок трубной заготовки за счет учета потерь мощности во внутреннем магнитопроводе, введена дополнительная измерительная катушка, расположенная на торце активной части магнитопровода со стороны, противоположной точке схождения свариваемых кромок, причем выводы первой и второй измерительных катушек подключены к первым входам первой группы преобразователей через первый блок вычитания, а к вторым входам этой группы преобразователей подключен выход второй измерительной катушки, входы второй группы преобразователей соединены с выходом первой измерительной катушки, выходы обеих групп преобразователей через сумматор соединены с вторым входом второго блока вычитания, первый вход которого соединен с аналоговым выходом ваттметра, 13&8814 фиа2

Составитель В.Грибова

Редактор Т.Парфенова Техред А. Кравчук Корректор В.Бутяга

Заказ 1576/47 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4