DE1132654B

DE1132654B - Measuring arrangement for measuring the induced power in induction ovens or other inductive heating devices

Info

Publication number: DE1132654B
Application number: DEB52753A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Karl-Heinz Brockmeier
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1959-04-08
Filing date: 1959-04-08
Publication date: 1962-07-05

Description

Meßanordnung zum Messen der induzierten Leistung bei Induktionsöfen oder anderen induktiven Erhitzungseinrichtungen Bei der induktiven Energieübertragung zum Erwärmen oder Schmelzen von metallischem Gut wird die Wärmeenergie dem Gut dadurch zugeführt, daß in demselben Ströme induziert werden, die durch das von der Induktions- bzw. Ofenspule erzeugte magnetische Wrechselfeld hervorgerufen werden. Der in der Ofenspule fließende Strom hat dabei Leistungsverluste zur Folge, die auch als Kupferverluste bezeichnet werden. Die Ofenleistung, d.'h. die gesamte von der Ofen spule aufgenommene Leistung, setzt sich somit aus diesen Kupferverlusten und der in dem Gut induzierten Leistung zusammen, wobei das Verhältnis der induzierten Leistung zur Ofenleistung den elektrischen Wirkungsgrad darstellt. Measuring arrangement for measuring the induced power in induction furnaces or other inductive heating devices in the case of inductive energy transmission for heating or melting metallic goods, the thermal energy is thereby transferred to the goods supplied that in the same currents are induced, which by the induction or furnace coil generated magnetic alternating field. The Indian Current flowing through the furnace coil results in power losses, also known as copper losses are designated. The furnace output, i.e. the entire coil picked up by the furnace Power, is thus made up of these copper losses and those induced in the good Power together, where the ratio of the induced power to the furnace power represents the electrical efficiency.

Für sehr viele Erwärmungs- und Schmelzvorgänge ist es aus überwachungs- oder regeltechnischen Gründen wichtig, die induzierte Leistung messen zu können. For a large number of heating and melting processes, it is made of monitoring or control technology reasons, it is important to be able to measure the induced power.

Es ist bereits bekannt, zum Besflmmen der Hochspannungseuergie eines Transformators einschließlich der Kupferverluste im Transformator eine auf der Niederspannungssefte angeordnete Meßanordnung zu verwenden, die aus einem Leiistungsmeßwerk und einem mit diesem gekuppelten Strommeßwerk mit einem dem Quadrat des hindurchfließenden Stromes proportionalen Drehmoment besteht. It is already known to flare the high voltage energy of a Transformer including the copper losses in the transformer one on the low voltage leg to use arranged measuring arrangement, which consists of a power meter and a with this coupled current meter with a square of the flowing through it Current proportional torque exists.

Nach der Erfindung wird eine derartige Meßanordnung bei Induktionsöfen oder anderen induktiven Erhitzungseinrichtungen verwendet zum Messen der auf das zu erhitzende Gut übertragenen Leistung in der Weise, daß ein die von der Erhitzungseinrichtung aufgenommenen Wirkleistung messendes Meßwerk und ein im Primärkreis liegendes Strommeßwerk mit einem dem Quadrat des hindurchfließenden Stromes proportionalen Drehmoment auf derselben Welle so angeordnet sind, daß die Drehmomente der Meßwerke in entgegengesetztem Sinne auf die Welle einwirken und daß die Meßempfindlichkeit mindestens eines der beiden Meßwerke einstellbar ist. According to the invention, such a measuring arrangement is used in induction furnaces or other inductive heating devices used to measure the on the To be heated, the power transmitted in such a way that the from the heating device recorded real power measuring measuring mechanism and a current measuring mechanism located in the primary circuit with a torque proportional to the square of the current flowing through it the same shaft are arranged so that the torques of the measuring units in opposite Senses act on the wave and that the measurement sensitivity at least one of the both measuring mechanisms is adjustable.

Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. The invention is illustrated schematically with reference to the drawing Embodiment explained in more detail.

Es bedeutet darin 1 eine an eine Wechsels.tromquelle 2 angeschlossene Ofenspule und 3 einen dieser Spule parallel geschalteten Kondensator zur Kompensation der Blindleistung, während 7 das zu erhitzende Gut darstellt. Mit 4 ist die Welle des Meßgerätes bezeichnet, auf welcher die beiden Meßwerke S und 6 an ge ordnet sind. Diese sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als dynamometrische Meßwerke ausgebildet. It means 1 connected to a Wechsel.tromquelle 2 Oven coil and 3 a capacitor connected in parallel with this coil for compensation the reactive power, while 7 represents the material to be heated. With 4 is the wave of the measuring device, on which the two measuring units S and 6 are arranged at ge are. In the illustrated embodiment, these are as dynamometric measuring units educated.

Das eine Meßwerk 5 ist als Leistungsmes ser geschaltet mit einer festen Spule, die von einem dem Ofenstrom proportionalen, beispielsweise einem Stromwandler 9 entnommenen Strom durchflossen wird, während die auf der Welle 4 sitzende bewegliche Spule an der Ofenspannung liegt und somit ein der Ofenleistung proportionales Drehmoment auf die Welle 4 überträgt. Das zweite Meßwerk 6 ist ein Strommeßwerk, dessen feste und bewegliche Spule in Reihe geschaltet sind, so daß das von diesem Meßwerk auf die Welle 4 ausgeübte Drehmoment dem Quadrat des in der Ofenspule fließenden Stromes proportional ist. Dieses Meßwerk ist in den Stromkreis der Ofenspule über einen Stromwandler 10 eingeschaltet, der zweckmäßig mit Rücksicht auf die Stromzuleitungen zur beweglichen Spule des Meßwerkes für einen kleinen sekundären Nennstrom bemessen ist. The one measuring mechanism 5 is connected as a power meter with a fixed coil, which is from one of the Furnace current proportional, for example a current transformer 9 taken current flows through, while the seated on the shaft 4 movable Coil is connected to the furnace voltage and thus a torque proportional to the furnace output transfers to shaft 4. The second measuring mechanism 6 is a current measuring mechanism whose fixed and movable coil are connected in series, so that this measuring mechanism on the torque exerted by the shaft 4 corresponds to the square of the current flowing in the furnace coil is proportional. This measuring mechanism is in the circuit of the furnace coil via a Current transformer 10 switched on, which is expedient with regard to the power supply lines to the moving coil of the measuring mechanism for a small secondary rated current is.

Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die von beiden Meßwerken auf die Weile 4 übertragenen Drehmomente in entgegenges-etztem Sinn wirken.The arrangement is made so that the two measuring units The torques transmitted to the shaft 4 act in the opposite sense.

Mit 8 ist ein zu dem Strommeßwerk 6 parallel liegendler einstellbarer Widerstand bezeichnet, mit dem das Strommeßwerk so eingestellt werden kann, daß das dem Quadrat des Ofenstromes proportionale, auf die Welle auslgeübte Drehmoment, unter Berücksichtagung des wirksamen Wechselstromwiderstandes der Ofenspule, die Kupferverluste der Ofenspule in demselben Maßstab wiedergibt, in dem das Leistungsmeßwerk5 die gesamte vom Ofen aufgenommene Leistung anzeigt. Das auf die Welle 4 ausgeübte resultierende Drehmoment ist somit ein Maß für die Gesamtleistung des Ofens abzüglich der Kupferverluste, d. h. für die auf das Gut durch Induktion übertragene Leistung. With 8 a lying parallel to the current measuring mechanism 6 is adjustable Denotes resistance with which the current meter can be adjusted so that the torque exerted on the shaft proportional to the square of the furnace current, taking into account the effective alternating current resistance of the furnace coil, the Shows copper losses of the furnace coil on the same scale as the power meter5 shows the total power consumed by the furnace. That exerted on shaft 4 The resulting torque is therefore a measure of the overall performance of Furnace minus copper losses, d. H. for that transferred to the property by induction Power.

Dieses Drehmoment kann in bekannter Weise mit Hilfe einer Gegenfeder und eines Zeigers auf einer Skala ablesbar gemacht werden. This torque can in a known manner with the help of a counter spring and a pointer can be made readable on a scale.

Bei richtiger Einstellung des Widerstandes8 muß das resultierende Drehmoment bzw. der Zeigerausschlag Null sein, wenn sich im Bereich der Ofenspule kein zu erhitzendes Gut befindet, so daß die Ofenleistung gleich der Verlustleistunig ist. If the resistor8 is set correctly, the resulting Torque or the pointer deflection must be zero when in the area of the furnace coil there is no material to be heated, so that the furnace output is equal to the power loss is.

Da der wirksame Wechselstromwiderstand der Ofenspule sich mit der Frequenz ändert, so ist die erwähnte Einstellung des Widerstandes 8 nur für eine bestimmte Frequenz richtig. Durch Änderung der Einstellung dieses Wilderstandes kann die Meßanordnung auch für andere Frequenzen verwendbar gemacht werden. Since the effective alternating current resistance of the furnace coil varies with the Frequency changes, the aforementioned setting of the resistor 8 is only for one certain frequency correctly. By changing the attitude of this wild life the measuring arrangement can also be made usable for other frequencies.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es sind hiervon verschiedene bauliche bzw. schaltungstechnische Abweichungen möglich. Beispielsweise. können die Spulen des Strommeßwerkes anstatt in Reihe auch parallel geschaltet sein. Weiter können anstatt der in dem Ausführungsbeispiel vorgesehenen dynamometrisohen Meßwerke auch andere Meßwerke, z.B. nach dem Ferraris-System arbeitende Meßwerke, verwendet werden. Zur Strommessung kann unter Umständen auch ein Weicheisenmeßwerk dienen. The invention is not limited to the illustrated embodiment limited. There are various structural or circuitry deviations from this possible. For example. the coils of the current meter can also be used instead of in series be connected in parallel. Furthermore, instead of that provided in the exemplary embodiment Dynamometrisohen measuring units also other measuring units, e.g. working according to the Ferraris system Measuring mechanisms, are used. A soft iron measuring mechanism can also be used to measure the current to serve.

Die Einstellung der Meßanordnung braucht nicht unbedingt durch einen dem Strommeßwerk parallel geschalteten Widerstand zu erfolgen, sondern es kann statt dessen auch ein einstellbarer Parallelwiderstand zur Stromspule des Leisturlgsmeßwerkes und/oder ein Vorwiderstand zur Spannungsspule des selben vorgesehen sein. The setting of the measuring arrangement does not necessarily need to be done by one the current measuring mechanism in parallel resistance to take place, but it can take place there is also an adjustable parallel resistor to the current coil of the power meter and / or a series resistor to the voltage coil of the same can be provided.

Die Erfindung ist in gleicher Weise anwendbar bei Induktionserhitzungseinrichtungen, die dem Schmelzen, Härten, Glühen von metallischem Gut oder einer sonstigen Wärmebehandlung desselben dienen. The invention is equally applicable to induction heating devices, the melting, hardening, annealing of metallic goods or any other heat treatment serve the same.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann außer zur Anzeige der durch Induktion auf das Behandlungsgut übertragenen Leistung oder gleichzeitig damit auch zur Regelung dieser Leistung dienen. The arrangement according to the invention can also be used to display the induction The power transferred to the item to be treated or, at the same time, also for regulation serve this achievement.

Insbesondere bei Ausbildung der Meßwerke als Ferrarismotoren kann eine Anerdnung nach der Erfindung auch zum Antrieb eines Zählwerkes dienen, in der gleichen Weise, wie dies bei den üblichen Elektrizitätszähiern zur Ermittlung eines Leistungs-Zeit-Integrals geschieht. Especially when training the measuring units as Ferrari motors an Anerdnung according to the invention also serve to drive a counter in which in the same way as the usual electricity meters to determine a Performance-time integral happens.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Electrical power measuring arrangement, consisting from a power meter and a current meter coupled to this with one torque proportional to the square of the current flowing through it by use in induction furnaces or other inductive heating devices for measuring the power transmitted to the material to be heated in such a way that a measuring mechanism measuring the active power consumed by the heating device and an ammeter located in the primary circuit with a square of the one flowing through it Current proportional torque are arranged on the same shaft so that the Torques of the measuring mechanisms act in the opposite sense on the shaft, and that the measuring sensitivity of at least one of the two measuring mechanisms is adjustable.

2. Measuring arrangement according to claim 1, characterized by the use dynamometric measuring mechanisms.

3. Measuring arrangement according to claim 1 or 2, characterized by a adjustable resistor lying parallel to the current meter.

Documents considered: German Patent No. 295228.