JPH0756831B2 - 高周波加熱電力制御方法 - Google Patents
高周波加熱電力制御方法Info
- Publication number
- JPH0756831B2 JPH0756831B2 JP27734287A JP27734287A JPH0756831B2 JP H0756831 B2 JPH0756831 B2 JP H0756831B2 JP 27734287 A JP27734287 A JP 27734287A JP 27734287 A JP27734287 A JP 27734287A JP H0756831 B2 JPH0756831 B2 JP H0756831B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- current
- loss
- circuit
- tank circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- General Induction Heating (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、局部加熱に用いる高周波加熱装置において、
直流入力、発振素子の動作損失、電気回路の損失、及
び、被加熱物の熱損失の計測により、加熱に必要な有効
熱出力に応じた直流入力を投入するようにした制御方法
に関する。
直流入力、発振素子の動作損失、電気回路の損失、及
び、被加熱物の熱損失の計測により、加熱に必要な有効
熱出力に応じた直流入力を投入するようにした制御方法
に関する。
B.発明の概要 本発明による高周波加熱電力制御方法は、発振回路への
直流入力Ｐｉを、高圧線とコモン線間に接続した分圧器
から得た直流電圧と、コモン線に挿入したシャントから
得た直流電流とから演算により求め、 発振素子の動作損失ＷOSCを、分圧器から得た素子間電
圧と、発振素子とコモン線間に取付けた変流器から得た
素子に流れる電流とから演算により求め、 電気回路損失ＷＥを、タンク回路のコンデンサの高圧側
端子とコモン線間に接続した分圧器から得たコンデンサ
電圧、あるいはタンク回路のコモン線部分に取付けた変
流器から得たタンク回路電流とを用い、コンデンサ電圧
あるいはタンク回路電流の略２乗に比例係数を掛ける式
から演算より求め、 熱損失ＷＨを、前記分圧器から得たコンデンサ電圧ある
いは前記変流器から得たタンク回路電流を用い、コンデ
ンサ電圧あるいはタンク回路電流の略２乗に比例係数を
掛ける式から演算により求め、 所要の有効熱出力ＰＮに対し、ＰＮ＝Ｐｉ−（ＷOSC＋
ＷＥ＋ＷＨ）となるように、直流入力Ｐｉを制御するこ
とにより、 有効熱出力ＰＮを精密に制御することができ、且つ、電
圧、電流の計測に際し、高電圧による検出回路の破壊、
更には不時の人身事故を防止することができるものであ
る。
直流入力Ｐｉを、高圧線とコモン線間に接続した分圧器
から得た直流電圧と、コモン線に挿入したシャントから
得た直流電流とから演算により求め、 発振素子の動作損失ＷOSCを、分圧器から得た素子間電
圧と、発振素子とコモン線間に取付けた変流器から得た
素子に流れる電流とから演算により求め、 電気回路損失ＷＥを、タンク回路のコンデンサの高圧側
端子とコモン線間に接続した分圧器から得たコンデンサ
電圧、あるいはタンク回路のコモン線部分に取付けた変
流器から得たタンク回路電流とを用い、コンデンサ電圧
あるいはタンク回路電流の略２乗に比例係数を掛ける式
から演算より求め、 熱損失ＷＨを、前記分圧器から得たコンデンサ電圧ある
いは前記変流器から得たタンク回路電流を用い、コンデ
ンサ電圧あるいはタンク回路電流の略２乗に比例係数を
掛ける式から演算により求め、 所要の有効熱出力ＰＮに対し、ＰＮ＝Ｐｉ−（ＷOSC＋
ＷＥ＋ＷＨ）となるように、直流入力Ｐｉを制御するこ
とにより、 有効熱出力ＰＮを精密に制御することができ、且つ、電
圧、電流の計測に際し、高電圧による検出回路の破壊、
更には不時の人身事故を防止することができるものであ
る。
C.従来の技術 高周波加熱においては、直流電源から発振回路に直流電
力を供給し、高周波電力を、ワークコイルまたは接触子
等の加熱子を介して被加熱物に加える。発振素子として
は、電子管や半導体素子が使用されている。
力を供給し、高周波電力を、ワークコイルまたは接触子
等の加熱子を介して被加熱物に加える。発振素子として
は、電子管や半導体素子が使用されている。
この種の発振回路では、従来、20KHz以上のものにあっ
ては、周波数が高く、電力が大きいため、加熱動作時の
高周波電力値を生産現場で簡単に計測できる手段がな
い。
ては、周波数が高く、電力が大きいため、加熱動作時の
高周波電力値を生産現場で簡単に計測できる手段がな
い。
従って、発振回路への直流入力値と、被加熱物に加わる
高周波電力値との関係を、高周波加熱の実積値から統計
的処理により求め、この関係に基づいて直流入力値を計
測し、制御していた。
高周波電力値との関係を、高周波加熱の実積値から統計
的処理により求め、この関係に基づいて直流入力値を計
測し、制御していた。
D.発明が解決しようとする問題点 しかし、従来は直流入力値と高周波電力値との関係を統
計的処理により得ていたため、溶接や熱処理等に必要な
有効熱出力を被加熱物に精度良く加えることができな
い。
計的処理により得ていたため、溶接や熱処理等に必要な
有効熱出力を被加熱物に精度良く加えることができな
い。
特に、自動化に際しては、 （イ） 例えば同一の溶接ライン（装置）、同一の熱処
理ライン（装置）内では、発振素子の発振効率、電気回
路損失を固定して考えられるので、被加熱物が少々変っ
ても実績値の統計的処理により何とか対応できるが、 （ロ） ラインや装置が異なる場合、あるいは被加熱物
が大幅に変った場合には、発振効率、電気回路損失更に
は被加熱物の熱損失が異なるから、過去の直流入力値と
高周波電力値との関係は適用できず、改めて実績値を積
重ねるという面倒な作業を要する。
理ライン（装置）内では、発振素子の発振効率、電気回
路損失を固定して考えられるので、被加熱物が少々変っ
ても実績値の統計的処理により何とか対応できるが、 （ロ） ラインや装置が異なる場合、あるいは被加熱物
が大幅に変った場合には、発振効率、電気回路損失更に
は被加熱物の熱損失が異なるから、過去の直流入力値と
高周波電力値との関係は適用できず、改めて実績値を積
重ねるという面倒な作業を要する。
本発明は、上述した従来技術の欠点に鑑み、直流入力、
発振素子の動作損失、電気回路の損失、及び、被加熱物
の熱損失を計測することにより、必要な有効熱出力に応
じた直流入力を投入できる制御方法を提供することを目
的とし、更に、上記各項目の計測に際し、検出回路が高
電圧により破壊しないように、また、不時の人身事故が
起らないように計測できることを目的とする。
発振素子の動作損失、電気回路の損失、及び、被加熱物
の熱損失を計測することにより、必要な有効熱出力に応
じた直流入力を投入できる制御方法を提供することを目
的とし、更に、上記各項目の計測に際し、検出回路が高
電圧により破壊しないように、また、不時の人身事故が
起らないように計測できることを目的とする。
E.問題点を解決するための手段 本発明による高周波加熱電力制御方法は、発振回路への
直流入力Ｐｉを、高圧線とコモン線間に接続した分圧器
から得た直流電圧と、コモン線に挿入したシャントから
得た直流電流とから演算により求め、 発振素子の動作損失ＷOSCを、分圧器から得た素子間電
圧と、発振素子とコモン線間に取付けた変流器から得た
素子に流れる電流とから演算により求め、 電気回路損失ＷＥを、タンク回路のコンデンサの高圧側
端子とコモン線間に接続した分圧器から得たコンデンサ
電圧、あるいはタンク回路のコモン線部分に取付けた変
流器から得たタンク回路電流とを用い、コンデンサ電圧
あるいはタンク回路電流の略２乗に比例係数を掛ける式
から演算より求め、 熱損失ＷＨを、前記分圧器から得たコンデンサ電圧ある
いは前記変流器から得たタンク回路電流を用い、コンデ
ンサ電圧あるいはタンク回路電流の略２乗に比例係数を
掛ける式から演算により求め、 所要の有効熱出力ＰＮに対し、ＰＮ＝Ｐｉ−（ＷOSC＋
ＷＥ＋ＷＨ）となるように、直流入力Ｐｉを制御するこ
とを特徴とする。
直流入力Ｐｉを、高圧線とコモン線間に接続した分圧器
から得た直流電圧と、コモン線に挿入したシャントから
得た直流電流とから演算により求め、 発振素子の動作損失ＷOSCを、分圧器から得た素子間電
圧と、発振素子とコモン線間に取付けた変流器から得た
素子に流れる電流とから演算により求め、 電気回路損失ＷＥを、タンク回路のコンデンサの高圧側
端子とコモン線間に接続した分圧器から得たコンデンサ
電圧、あるいはタンク回路のコモン線部分に取付けた変
流器から得たタンク回路電流とを用い、コンデンサ電圧
あるいはタンク回路電流の略２乗に比例係数を掛ける式
から演算より求め、 熱損失ＷＨを、前記分圧器から得たコンデンサ電圧ある
いは前記変流器から得たタンク回路電流を用い、コンデ
ンサ電圧あるいはタンク回路電流の略２乗に比例係数を
掛ける式から演算により求め、 所要の有効熱出力ＰＮに対し、ＰＮ＝Ｐｉ−（ＷOSC＋
ＷＥ＋ＷＨ）となるように、直流入力Ｐｉを制御するこ
とを特徴とする。
F.作 用 上記構成において、各種損失が明確になり、所要の有効
熱出力に応じた精確な直流入力が投入される。また、電
圧・電流の検出回路が片側コモンの簡単な構成となり、
高電圧による検出回路の破壊及び不時の人身事故を防止
する。
熱出力に応じた精確な直流入力が投入される。また、電
圧・電流の検出回路が片側コモンの簡単な構成となり、
高電圧による検出回路の破壊及び不時の人身事故を防止
する。
G.実施例 第１図〜第９図を参照して本発明の一実施例を説明す
る。
る。
第１図は高周波加熱装置の電力制御系を示し、直流電源
１を商用交流電源２とサイリスタ式コンバータ３とで構
成し、コンバータ３を自動電力調整器（APR）４で調整
して発振回路５に直流電力を入力するようにしてある。
発振回路５には電子管６を発振素子として用いている
が、半導体素子を用いても良い。
１を商用交流電源２とサイリスタ式コンバータ３とで構
成し、コンバータ３を自動電力調整器（APR）４で調整
して発振回路５に直流電力を入力するようにしてある。
発振回路５には電子管６を発振素子として用いている
が、半導体素子を用いても良い。
７は自動設定器であり、所要熱出力計算器８から与えら
れる所要の有効熱出力値ＰＮと、損失計算器９から与え
られる発振素子６の動作損失ＷOSC、電気回路損失
ＷＥ、及び、被加熱物10の熱損失ＷＨとから、自動電力
調整器４に対する設定値ＰSETを決定する。
れる所要の有効熱出力値ＰＮと、損失計算器９から与え
られる発振素子６の動作損失ＷOSC、電気回路損失
ＷＥ、及び、被加熱物10の熱損失ＷＨとから、自動電力
調整器４に対する設定値ＰSETを決定する。
自動電力調整器４は、減算器11から与えられる偏差値Ｐ
SET−Ｐｉがゼロとなるように、コンバータ３を制御す
る。Ｐｉは発振回路５の直流入力であり、直流入力計算
器12が直流電圧ＥＰと直流電流ＩＰとからＰｉ＝ＥＰ・
ＩＰとして求める。
SET−Ｐｉがゼロとなるように、コンバータ３を制御す
る。Ｐｉは発振回路５の直流入力であり、直流入力計算
器12が直流電圧ＥＰと直流電流ＩＰとからＰｉ＝ＥＰ・
ＩＰとして求める。
以上の制御により、ＰSET＝ＰＮ＋ＷOSC＋ＷＥ＋ＷＨで
あるから、 ＰＮ＝Ｐｉ−（ＷOSC＋ＷＥ＋ＷＨ） となるように、所要の有効熱出力ＰＮに応じた直流入力
Ｐｉが投入される。第２図にＰｉとＰＮ、ＷOSC、
ＷＥ、ＷＨの関係を示す。
あるから、 ＰＮ＝Ｐｉ−（ＷOSC＋ＷＥ＋ＷＨ） となるように、所要の有効熱出力ＰＮに応じた直流入力
Ｐｉが投入される。第２図にＰｉとＰＮ、ＷOSC、
ＷＥ、ＷＨの関係を示す。
なお、所要熱出力計算器８は、被加熱物10、例えばパイ
プ（本例では電縫管）の形状、寸法、材料等の条件13を
設定することにより、周知の如く、所要熱出力を自動的
に計算する。14は手動設定器であり、スイッチ15により
自動設定器７の代りに設定値ＰSETを減算器11に与え
る。
プ（本例では電縫管）の形状、寸法、材料等の条件13を
設定することにより、周知の如く、所要熱出力を自動的
に計算する。14は手動設定器であり、スイッチ15により
自動設定器７の代りに設定値ＰSETを減算器11に与え
る。
発振回路５は電子管６と、タンク回路16と、グリッド正
帰還用コンデンサ17,18と、直流カット用コンデンサ19
と、各々グリッドバイアス用のチョークコイル20と、グ
リッド抵抗21と、バイパスコンデンサ22とからなる。チ
ョークコイル23は直流電源１へ高周波電流を流さないた
めのものである。
帰還用コンデンサ17,18と、直流カット用コンデンサ19
と、各々グリッドバイアス用のチョークコイル20と、グ
リッド抵抗21と、バイパスコンデンサ22とからなる。チ
ョークコイル23は直流電源１へ高周波電流を流さないた
めのものである。
タンク回路16は２つのコンデンサＣT1,CT2と、１つのコ
イルＬＴとをπ型に接続したものである。
イルＬＴとをπ型に接続したものである。
タンク回路16のコイルＬＴにコイル24を結合して、整合
用トランス25とし、このトランス25に加熱子26としてワ
ークコイルを接続してある。
用トランス25とし、このトランス25に加熱子26としてワ
ークコイルを接続してある。
第１図の発振回路５において、回路の共通接地線（コモ
ン線）27を使用して、各種電圧、電流を検出するように
してある。即ち、 （１） 発振回路５に印加された直流電圧ＥＰを検出す
るため、コモン線27と高圧線28との間に分圧器29を接続
してある。
ン線）27を使用して、各種電圧、電流を検出するように
してある。即ち、 （１） 発振回路５に印加された直流電圧ＥＰを検出す
るため、コモン線27と高圧線28との間に分圧器29を接続
してある。
（２） また、発振回路５に流れる全直流電流ＩＰを検
出するため、コモン線27の電源寄り部分にシャント30を
挿入してある。
出するため、コモン線27の電源寄り部分にシャント30を
挿入してある。
（３） 更に、発振素子６の瞬時動作電圧ｅＰを検出す
るため、プレートとコモン線27との間に分圧器31を接続
してある。
るため、プレートとコモン線27との間に分圧器31を接続
してある。
（４） 更にまた、発振素子６に流れる瞬時動作電流ｉ
Ｐを検出のため、カソードとコモン線27との間に高周波
変流器（RFCT）32を取付けてある。
Ｐを検出のため、カソードとコモン線27との間に高周波
変流器（RFCT）32を取付けてある。
（５） 更に、電気回路損失ＷＥを求めるため、タンク
回路16のコンデンサＣT1の端子間（一方の端子はコモン
線27と同じ）に分圧器33を接続し、コンデンサ瞬時電圧
ｅＣを検出するようにしてある。なお、コモン線27のう
ち、タンク回路16のコンデンサＣT1,CT2間の部分に、高
周波変流器34を取付けてタンク回路瞬時電流ｉＴを検出
するようにしても良い。
回路16のコンデンサＣT1の端子間（一方の端子はコモン
線27と同じ）に分圧器33を接続し、コンデンサ瞬時電圧
ｅＣを検出するようにしてある。なお、コモン線27のう
ち、タンク回路16のコンデンサＣT1,CT2間の部分に、高
周波変流器34を取付けてタンク回路瞬時電流ｉＴを検出
するようにしても良い。
以上の如く例えば抵抗器式分圧器29,31,33、シャント30
及び高周波変流器32,34を発振回路５に設置することに
より、各々を共通接地線27を持ったまま片側コモンで構
成することができ、非接地系となるような絶縁が不要と
なり、構造が簡単になる。特に、高圧回路の電流検出に
あっては、異常時の絶縁破壊による検出回路の破壊、更
には不時の人身事故を防止できる。
及び高周波変流器32,34を発振回路５に設置することに
より、各々を共通接地線27を持ったまま片側コモンで構
成することができ、非接地系となるような絶縁が不要と
なり、構造が簡単になる。特に、高圧回路の電流検出に
あっては、異常時の絶縁破壊による検出回路の破壊、更
には不時の人身事故を防止できる。
次に、直流入力Ｐｉ、発振素子６の動作損失ＷOSC、電
気回路損失ＷＥ、及び、熱損失ＷＨの計測について説明
する。
気回路損失ＷＥ、及び、熱損失ＷＨの計測について説明
する。
〔Ｉ〕 直流入力Ｐｉの計測： 分圧器29で検出した直流電圧ＥＰ（ボルト）と、シャン
ト30で検出した直流電流ＩＰ（アンペア）より、 Ｐｉ＝ＥＰ・ＩＰ （ワット） ……式（１） として求まる。これを直流入力計算器12が演算する。
ト30で検出した直流電流ＩＰ（アンペア）より、 Ｐｉ＝ＥＰ・ＩＰ （ワット） ……式（１） として求まる。これを直流入力計算器12が演算する。
〔II〕 発振素子６の動作損失ＷOSCの計測： 発振素子６の瞬時動作電圧ｅＰ（本実施例ではプレート
瞬時電圧）と、瞬時動作電流ｉＰ（同じくプレート瞬時
電流）とは、それぞれ直流成分と高周波成分とを持つ。
ｅＰ,iＰをそれぞれ分圧器31と高周波変流器32で検出す
ることにより、実効値ｅＰ（eff.）,iＰ（eff.）からＷ
OSC＝ｅＰ（eff.）・ｉＰ（eff.）となり、更には、 として求まる。これを損失計算器９が演算する。実効値
は、 として求まる。但し、Ｔは周期である。
瞬時電圧）と、瞬時動作電流ｉＰ（同じくプレート瞬時
電流）とは、それぞれ直流成分と高周波成分とを持つ。
ｅＰ,iＰをそれぞれ分圧器31と高周波変流器32で検出す
ることにより、実効値ｅＰ（eff.）,iＰ（eff.）からＷ
OSC＝ｅＰ（eff.）・ｉＰ（eff.）となり、更には、 として求まる。これを損失計算器９が演算する。実効値
は、 として求まる。但し、Ｔは周期である。
〔III〕 電気回路損失ＷＥの計測： まず、電気回路損失ＷＥはコイル損失と伝送損失からな
り、無負荷時（ワークコイル26に被加熱物10が結合して
いない状態）における発振回路５の高周波出力ＰHF1に
等しい。従って、無負荷時の直流入力をＰi1、無負荷時
の発振素子動作損失をＷOSC1とすれば、 ＷＥ＝ＰHF1＝Ｐi1−ＷOSC1 …式（３） である。
り、無負荷時（ワークコイル26に被加熱物10が結合して
いない状態）における発振回路５の高周波出力ＰHF1に
等しい。従って、無負荷時の直流入力をＰi1、無負荷時
の発振素子動作損失をＷOSC1とすれば、 ＷＥ＝ＰHF1＝Ｐi1−ＷOSC1 …式（３） である。
一方、電気回路損失ＷＥは、タンク回路電流の実効値Ｉ
Ｔの1.8乗ないし2.2乗に比例する。従って、分圧器33に
よってコンデンサ瞬時電圧ｅＣを検出する場合は、その
実効値ＥＣより、 ＷＥ＝ＫＥ・（ω・ＣT1・ＥＣ）α …式（４） となる。但し、ＫＥは比例係数、αは1.8〜2.2の間の指
数であり、これらは後述の如く定める。ωは角周波数、
ＣT1はコンデンサ容量である。あるいは、高周波変流器
34によってタンク回路瞬時電流ｉＴを検出する場合は、
その実効値ＩＴより、 ＷＥ＝ＫＥ・ＩＴ α …式（５） となる。
Ｔの1.8乗ないし2.2乗に比例する。従って、分圧器33に
よってコンデンサ瞬時電圧ｅＣを検出する場合は、その
実効値ＥＣより、 ＷＥ＝ＫＥ・（ω・ＣT1・ＥＣ）α …式（４） となる。但し、ＫＥは比例係数、αは1.8〜2.2の間の指
数であり、これらは後述の如く定める。ωは角周波数、
ＣT1はコンデンサ容量である。あるいは、高周波変流器
34によってタンク回路瞬時電流ｉＴを検出する場合は、
その実効値ＩＴより、 ＷＥ＝ＫＥ・ＩＴ α …式（５） となる。
従って、式（３）によって無負荷高周波出力ＰHF1を複
数設定し、それぞれにおける実効コンデンサ電圧ＥＣ、
あるいは実効タンク回路電流ＩＴを計測することによ
り、ＫＥとαとが求まる。即ち、式（４）の両辺ともLo
gに採れば、 LogPHF1＝LogKＥ＋α・Log（ω・ＣT1・ＥＣ） …式
（６） となり、LogPHF1とLog（ω・ＣT1・ＥＣ）の直角座標に
計測値をプロットして直線近似することにより、直線の
傾きからαが得られ、直線と座標軸logPHF1の切片から
ＫＥが得られる。
数設定し、それぞれにおける実効コンデンサ電圧ＥＣ、
あるいは実効タンク回路電流ＩＴを計測することによ
り、ＫＥとαとが求まる。即ち、式（４）の両辺ともLo
gに採れば、 LogPHF1＝LogKＥ＋α・Log（ω・ＣT1・ＥＣ） …式
（６） となり、LogPHF1とLog（ω・ＣT1・ＥＣ）の直角座標に
計測値をプロットして直線近似することにより、直線の
傾きからαが得られ、直線と座標軸logPHF1の切片から
ＫＥが得られる。
同様に、式（５）の両辺ともにlogに採れば、 LogPHF1＝LogKＥ＋αLogIＴ …式（７） となるので、LogPHF1とLogIＴの直角座標に計測値をプ
ロットして直接近似することにより、直線の傾きからα
が得られ、座標軸LogPHF1の切片からＫＥが得られる。
ロットして直接近似することにより、直線の傾きからα
が得られ、座標軸LogPHF1の切片からＫＥが得られる。
このようにして定まったＫＥ及びαを用いて、前出の式
（４）または式（５）を用いて、損失計算器９が実負荷
時の電気回路損失ＷＥを演算する。
（４）または式（５）を用いて、損失計算器９が実負荷
時の電気回路損失ＷＥを演算する。
なお、αの値は主に、電流、電圧の波形、回路定数な
ど、装置の条件により変化する。
ど、装置の条件により変化する。
〔IV〕 熱損失ＷＨの計測： 熱損失ＷＨは、ダミー負荷、即ち被加熱部への通電回路
を形成しない負荷を用いることにより、計測する。
を形成しない負荷を用いることにより、計測する。
即ち、第３図に示すようにワークコイル26を有する誘導
式の高周波加熱装置にあっては、第４図に示すようにダ
ミー負荷10Dとして、切れているパイプを用いる。
式の高周波加熱装置にあっては、第４図に示すようにダ
ミー負荷10Dとして、切れているパイプを用いる。
ワークコイル26にダミーのパイプ10Dを結合すると、ダ
ミーパイプ10Dに加わる電力が熱損失ＷＨであり、外周
パイプ損失と内周パイプ損失の和である。
ミーパイプ10Dに加わる電力が熱損失ＷＨであり、外周
パイプ損失と内周パイプ損失の和である。
従って、熱損失ＷＨは、ダミー負荷時の高周波出力Ｐ
HF2からその時の電気回路損失ＷE2を引いた電力とな
る。
HF2からその時の電気回路損失ＷE2を引いた電力とな
る。
ＷＨ＝ＰHF2−ＷE2 また、ＰHF2は、ダミー負荷時の直流入力Ｐi2とその時
の発振素子動作損失ＷOSC2の差である。
の発振素子動作損失ＷOSC2の差である。
ＰHF2＝Ｐi2−ＷOSC2 更に、電気回路損失ＷE2は前出の式（４）または式
（５）で求まる。従って、 ＷＨ＝Ｐi2−ＷOSC2−ＷE2 …式（８） 一方、熱損失ＷＨも、電気回路損失と同様、タンク回路
電流の実効値ＩＴの1.8乗ないし2.2乗に比例する。
（５）で求まる。従って、 ＷＨ＝Ｐi2−ＷOSC2−ＷE2 …式（８） 一方、熱損失ＷＨも、電気回路損失と同様、タンク回路
電流の実効値ＩＴの1.8乗ないし2.2乗に比例する。
従って、分圧器33によってコンデンサ瞬時電圧ｅＣを検
出する場合は、前出の式（４）と同様、 ＷＨ＝ＫＨ・（ω・ＣT1・ＥＣ）β …式（９） また、高周波変流器34によってタンク回路瞬時電流ｉＴ
を検出する場合は、前出の式（５）と同様、 ＷＨ＝ＫＨ・ＩＴ β …式（10） となる。但し、ＫＨは比例係数、βは1.8ないし2.2の指
数である。
出する場合は、前出の式（４）と同様、 ＷＨ＝ＫＨ・（ω・ＣT1・ＥＣ）β …式（９） また、高周波変流器34によってタンク回路瞬時電流ｉＴ
を検出する場合は、前出の式（５）と同様、 ＷＨ＝ＫＨ・ＩＴ β …式（10） となる。但し、ＫＨは比例係数、βは1.8ないし2.2の指
数である。
ＫＨとβの選定は、電気回路損失の計測におけるＫＥと
αの選定と同様、式（８）によってダミー負荷時の熱損
失ＷＨを複数設定し、それぞれにおける実効コンデンサ
電圧ＥＣ、あるいは実効タンク回路電流ＩＴを計測する
ことによりlogを採って求める。
αの選定と同様、式（８）によってダミー負荷時の熱損
失ＷＨを複数設定し、それぞれにおける実効コンデンサ
電圧ＥＣ、あるいは実効タンク回路電流ＩＴを計測する
ことによりlogを採って求める。
このようにして定まったＫＨ、βを用いて、前出の式
（９）または式（10）により、損失計算器９が実負荷時
の熱損失ＷＨを演算する。
（９）または式（10）により、損失計算器９が実負荷時
の熱損失ＷＨを演算する。
なお、比例定数ＫＨは、コイルの諸元、被加工物10の材
質、成形寸法、肉厚等に依存する。
質、成形寸法、肉厚等に依存する。
以上、〔Ｉ〕，〔II〕，〔III〕，〔IV〕で説明した計
測方法に基づき、第３図に示す如く被加熱物としてのパ
イプ10をワークコイル26に挿入した状態で、直流入力Ｐ
ｉ、発振素子６の動作損失ＷOSC、電気回路損失ＷＥ、
及び、熱損失ＷＨを計測して、有効熱出力ＰＮが ＰＮ＝Ｐｉ−（ＷＥ＋ＷOSC＋ＷＨ） となるように直流入力Ｐｉの投入を制御し、パイプ10の
Ｖ字状エッジ部を加熱し溶融接合する。
測方法に基づき、第３図に示す如く被加熱物としてのパ
イプ10をワークコイル26に挿入した状態で、直流入力Ｐ
ｉ、発振素子６の動作損失ＷOSC、電気回路損失ＷＥ、
及び、熱損失ＷＨを計測して、有効熱出力ＰＮが ＰＮ＝Ｐｉ−（ＷＥ＋ＷOSC＋ＷＨ） となるように直流入力Ｐｉの投入を制御し、パイプ10の
Ｖ字状エッジ部を加熱し溶融接合する。
以上の実施例では発振素子６として電子管を用いたが、
半導体素子を用いる場合も同様である。
半導体素子を用いる場合も同様である。
また、ダミー負荷による損失計測に通電部を形成しない
第４図に示す切れたパイプ10Dを用いたが、被加熱物10
が第５図（ａ）のような通電回路を形成させたり、第６
図（ａ）に示す板状のものにおける通電回路を形成する
場合には、熱の発生を極力少なくして加熱電力を少なく
するように、第５図の例では銅管Cuをはさみ込んで水を
通したり（第５図（ｂ））、第６図の例では板の両側に
銅管Cuを密着させて水を通すことにより（第６図
（ｂ））、有効加熱電力を抑制して負荷損失分を得るよ
うにしている。
第４図に示す切れたパイプ10Dを用いたが、被加熱物10
が第５図（ａ）のような通電回路を形成させたり、第６
図（ａ）に示す板状のものにおける通電回路を形成する
場合には、熱の発生を極力少なくして加熱電力を少なく
するように、第５図の例では銅管Cuをはさみ込んで水を
通したり（第５図（ｂ））、第６図の例では板の両側に
銅管Cuを密着させて水を通すことにより（第６図
（ｂ））、有効加熱電力を抑制して負荷損失分を得るよ
うにしている。
更に、上記実施例では、ワークコイル26を加熱子に用い
る誘導式の装置について説明したが、第７図〜第９図に
示す接触子35を有する接触式装置の場合も、誘導式と同
様に各種電力、損失を求めることができる。但し、接触
式の場合はパイプ10、ダミーパイプ10Dいずれでもパイ
プ外周には電流が流れないので、熱損失ＷＨは内周パイ
プ損失のみとなる。
る誘導式の装置について説明したが、第７図〜第９図に
示す接触子35を有する接触式装置の場合も、誘導式と同
様に各種電力、損失を求めることができる。但し、接触
式の場合はパイプ10、ダミーパイプ10Dいずれでもパイ
プ外周には電流が流れないので、熱損失ＷＨは内周パイ
プ損失のみとなる。
ここで、電力、損失計測の演算について説明すると、ア
ナログ式演算、デジタル式演算いずれも良い。アナログ
式演算の場合は演算回路をIC化でき、安価になる。デジ
タル式演算の場合は、各種検出器（29〜34）の出力波形
を高速デジタル・ストレージ計器で数Hz分ストレージ
し、マルチプレクサを介してデジタルメモリに記憶し、
その後、波形データの転送、演算をデジタル演算器で行
う。このようなデジタル演算方式は、一般に、発振回路
の電圧や電流の計測は、周波数が高い程困難であるため
に、適用される発振回路は10KHz以上500KHz kHz程度の
範囲のものと想定できる。このため、デジタルメモリに
記憶される波形のデータとしては、500kHzの半波長が1/
2×500kHz＝10-6sec＝1000nsecとなるので、例えば100n
sec好ましくは50nsec程の分解能のデジタルメモリを使
用すれば、測定誤差もなく充分となる。
ナログ式演算、デジタル式演算いずれも良い。アナログ
式演算の場合は演算回路をIC化でき、安価になる。デジ
タル式演算の場合は、各種検出器（29〜34）の出力波形
を高速デジタル・ストレージ計器で数Hz分ストレージ
し、マルチプレクサを介してデジタルメモリに記憶し、
その後、波形データの転送、演算をデジタル演算器で行
う。このようなデジタル演算方式は、一般に、発振回路
の電圧や電流の計測は、周波数が高い程困難であるため
に、適用される発振回路は10KHz以上500KHz kHz程度の
範囲のものと想定できる。このため、デジタルメモリに
記憶される波形のデータとしては、500kHzの半波長が1/
2×500kHz＝10-6sec＝1000nsecとなるので、例えば100n
sec好ましくは50nsec程の分解能のデジタルメモリを使
用すれば、測定誤差もなく充分となる。
H.発明の効果 以上説明したように、本発明によれば所要の有効熱出力
を精密に制御することができ、外乱による変化に対応で
き非定常使用条件下での制御が可能となり、無駄のない
最適で正確な加熱ができて製品の品質を維持できるなど
の効果がある。また、検出回路が片側コモンであるため
簡単な構成となり、更に高電圧による電圧、電流の検出
回路の破壊及び不時の人身事故を防止できる。
を精密に制御することができ、外乱による変化に対応で
き非定常使用条件下での制御が可能となり、無駄のない
最適で正確な加熱ができて製品の品質を維持できるなど
の効果がある。また、検出回路が片側コモンであるため
簡単な構成となり、更に高電圧による電圧、電流の検出
回路の破壊及び不時の人身事故を防止できる。
第１図ないし第９図は本発明の実施例で、第１図は制御
のための全体の制御回路図、第２図は直流入力と、損失
及び有効熱出力の関係を示す図、第３図は実負荷状態説
明図、第４図はダミー負荷状態説明図、第５図（ａ），
（ｂ）、第６図（ａ），（ｂ）はそれぞれ他の例の実負
荷とダミー負荷との加熱状態説明図、第７図は接触式の
場合のダミー負荷の加熱を示す斜視図、第８図は第７図
の説明図、第９図は接触式によるエッジ部の加熱状態説
明図である。 図面中、 １は直流電源、 ４は自動電力調整器（APR）、 ５は発振回路、 ６は発振素子（電子管）、 ７は自動設定器、 ８は所要熱出力計算器、 ９は損失計算器、 10は被加熱物、 10Dはダミー負荷、 12は直流入力計算器、 16はタンク回路、 ＣT1はそのコンデンサ、 26はワークコイル、 27はコモン線、 28は高圧線、 29,31,33は分圧器、 30はシャント、 32,34は高周波変流器、 35は接触子である。
のための全体の制御回路図、第２図は直流入力と、損失
及び有効熱出力の関係を示す図、第３図は実負荷状態説
明図、第４図はダミー負荷状態説明図、第５図（ａ），
（ｂ）、第６図（ａ），（ｂ）はそれぞれ他の例の実負
荷とダミー負荷との加熱状態説明図、第７図は接触式の
場合のダミー負荷の加熱を示す斜視図、第８図は第７図
の説明図、第９図は接触式によるエッジ部の加熱状態説
明図である。 図面中、 １は直流電源、 ４は自動電力調整器（APR）、 ５は発振回路、 ６は発振素子（電子管）、 ７は自動設定器、 ８は所要熱出力計算器、 ９は損失計算器、 10は被加熱物、 10Dはダミー負荷、 12は直流入力計算器、 16はタンク回路、 ＣT1はそのコンデンサ、 26はワークコイル、 27はコモン線、 28は高圧線、 29,31,33は分圧器、 30はシャント、 32,34は高周波変流器、 35は接触子である。
Claims (1)
- 【請求項１】発振回路への直流入力Ｐｉを、高圧線とコ
モン線間に接続した分圧器から得た直流電圧と、コモン
線に挿入したシャントから得た直流電流とから演算によ
り求め、 発振素子の動作損失ＷOSCを、分圧器から得た素子間電
圧と、発振素子とコモン線間に取付けた変流器から得た
素子に流れる電流とから演算により求め、 電気回路損失ＷＥを、タンク回路のコンデンサの高圧側
端子とコモン線間に接続した分圧器から得たコンデンサ
電圧、あるいはタンク回路のコモン線部分に取付けた変
流器から得たタンク回路電流とを用い、コンデンサ電圧
あるいはタンク回路電流の略２乗に比例係数を掛ける式
から演算より求め、 熱損失ＷＨを、前記分圧器から得たコンデンサ電圧ある
いは前記変流器から得たタンク回路電流を用い、コンデ
ンサ電圧あるいはタンク回路電流の略２乗に比例係数を
掛ける式から演算により求め、 所要の有効熱出力ＰＮに対し、ＰＮ＝Ｐｉ−（ＷOSC＋
ＷＥ＋ＷＨ）となるように、直流入力Ｐｉを制御するこ
とを特徴とする高周波加熱電力制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27734287A JPH0756831B2 (ja) | 1987-11-04 | 1987-11-04 | 高周波加熱電力制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27734287A JPH0756831B2 (ja) | 1987-11-04 | 1987-11-04 | 高周波加熱電力制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01120788A JPH01120788A (ja) | 1989-05-12 |
| JPH0756831B2 true JPH0756831B2 (ja) | 1995-06-14 |
Family
ID=17582189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27734287A Expired - Lifetime JPH0756831B2 (ja) | 1987-11-04 | 1987-11-04 | 高周波加熱電力制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0756831B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5434389A (en) * | 1993-12-08 | 1995-07-18 | Tocco, Inc. | Device for monitoring current in an induction heating coil |
| JP7260785B2 (ja) * | 2019-09-02 | 2023-04-19 | 日本製鉄株式会社 | 電縫管溶接装置及び電縫管溶接方法 |
-
1987
- 1987-11-04 JP JP27734287A patent/JPH0756831B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01120788A (ja) | 1989-05-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4506131A (en) | Multiple zone induction coil power control apparatus and method | |
| US4114010A (en) | Test circuit and method for matching an induction load to a solid state power supply | |
| KR970004828B1 (ko) | 가열 전력 측정 방법 | |
| US3916310A (en) | Electronic measuring instrument arrangement for measuring electrical A-C quantities | |
| US3969669A (en) | Method and apparatus for continuously determining the internal resistance of an electrolysis cell | |
| JPH0756831B2 (ja) | 高周波加熱電力制御方法 | |
| EP0306536B1 (en) | Device for detecting output voltage of a laser oscillator | |
| JP2981284B2 (ja) | マイクロ波発振器用電源装置 | |
| SE422374B (sv) | Elektrisk filterutrustning | |
| CA1239197A (en) | Welding power supply unit | |
| JPH0769380B2 (ja) | 故障点標定方法 | |
| JPS63102194A (ja) | 局部加熱用実投入電力制御方法 | |
| JPH03190082A (ja) | 誘導加熱用インバータの制御方法 | |
| US3457495A (en) | Error circuit with means for reducing excitation currents for rotating transformer input | |
| JPS6313292A (ja) | 加熱電力計測方法 | |
| JPH0335844B2 (ja) | ||
| Bereš et al. | Welding Inverter Utilizing a 32-bit Microcontroller | |
| JP2831785B2 (ja) | 抵抗溶接機の制御装置 | |
| JP2506421B2 (ja) | 高周波電力供給装置 | |
| JPH0746069Y2 (ja) | 直流電源回路 | |
| JPS60249874A (ja) | インバ−タ用変圧器の偏磁防止方法 | |
| JPS5597182A (en) | Switching regulator | |
| JPS623448B2 (ja) | ||
| Grzesik et al. | A class E inverter-the influence of inverter parameters on its characteristics | |
| SU1161887A2 (ru) | Устройство дл измерени активной мощности однофазного переменного тока |