RU2726910C1 - Method for eddy-current quality control of soldering of connections of busbars of superconducting electromagnets - Google Patents

Method for eddy-current quality control of soldering of connections of busbars of superconducting electromagnets Download PDF

Info

Publication number
RU2726910C1
RU2726910C1 RU2019131995A RU2019131995A RU2726910C1 RU 2726910 C1 RU2726910 C1 RU 2726910C1 RU 2019131995 A RU2019131995 A RU 2019131995A RU 2019131995 A RU2019131995 A RU 2019131995A RU 2726910 C1 RU2726910 C1 RU 2726910C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
soldering
eddy
connection
frequency
Prior art date
Application number
RU2019131995A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид Хонович Коган
Алексей Николаевич Сташков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики металлов имени М.Н. Михееева Уральского отделения Российской академии наук (ИФМ УрО РАН)
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики металлов имени М.Н. Михееева Уральского отделения Российской академии наук (ИФМ УрО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики металлов имени М.Н. Михееева Уральского отделения Российской академии наук (ИФМ УрО РАН)
Priority to RU2019131995A priority Critical patent/RU2726910C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2726910C1 publication Critical patent/RU2726910C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
    • G01N27/90Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents
    • G01N27/9046Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents by analysing electrical signals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F6/00Superconducting magnets; Superconducting coils
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/58Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation characterised by the form or material of the contacting members
    • H01R4/68Connections to or between superconductive connectors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Abstract

FIELD: physics.SUBSTANCE: invention relates to non-destructive testing by eddy current method and can be used for flaw detection and determination of quality of soldering of superconducting current-conducting connections. Invention is a method for eddy current control of soldering of busbars of superconductive electromagnets by means of an eddy current control device with a converter equipped with a U-shaped type core, by exciting in the controlled connection of current-conducting busbars of eddy currents induced in it when supplying to the exciting winding of the AC converter, measuring signals of the measuring winding of the converter at two frequencies in two steps, recording signals of measuring winding of converter at two frequencies, for further detection and supply to digital indicator of control device, degree of seizure of controlled connection of buses is calculated based on readings of eddy current device.EFFECT: technical result achieved by the claimed invention consists in reduction of influence of external geometrical sizes of connections of current-conducting buses on control results.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к неразрушающему контролю методом вихревых токов и может быть использовано для дефектоскопии и определения качества пайки сверхпроводящих токоведущих соединений (в частности шин) электрических машин преимущественно большой мощности после их изготовления и во время ремонтов.The invention relates to nondestructive testing by the eddy current method and can be used for flaw detection and determination of the quality of soldering of superconducting current-carrying connections (in particular tires) of electrical machines, mainly of high power after their manufacture and during repairs.

Токоведущие соединения статоров гидро- и турбогенераторов, так называемые стержни, обычно состоят из пакета медных шин и соединяются между собой посредством хомутов различной конструкции. Пространство между шинами и хомутом заполняется припоями на серебряной или свинцово-оловянистой основе. Важным информативным параметром, характеризующим такое соединение, является его электрическое сопротивление.The current-carrying connections of the stators of hydro and turbine generators, the so-called rods, usually consist of a package of copper busbars and are interconnected by means of clamps of various designs. The space between the busbars and the clamp is filled with silver or lead-tin solders. An important informative parameter characterizing such a connection is its electrical resistance.

В сверхпроводящих электромагнитах для соединения токоведущих шин также применяется пайка. Токоведущие шины представляют собой полосы из сверхпроводящего кабеля, заключенные в медную оболочку. В месте соединения концы сверхпроводящих кабелей накладываются друг на друга, между ними размещается тонкая пластинка припоя. Такие же пластинки припоя размещаются сверху и снизу кабелей. Кабели с припоем вкладывают в П-образную медную оправку и закрывают медной пластиной. Сверхпроводящие кабели оказываются внутри закрытого медного стабилизатора, сечение которого совпадает с сечением соединяемых шин сверхпроводящих электромагнитов. Все элементы соединения разогревают, и припой заполняет все внутренние полости соединения. Дефекты пайки (непропай, трещины, раковины) приводят к локальному изменению электрического сопротивления места соединения и потерям электрической энергии в виде выделений тепла при протекании тока. Локальный разогрев места соединения проводников может привести к аварийной ситуации при эксплуатации агрегата. Поэтому при изготовлении и эксплуатации энергетического оборудования большое значение имеет контроль степени пропаянности их токоведущих соединений. На каждый вид соединения нормативно-технической документацией регламентируется минимальная степень пропаянности, т.е. объем припоя по отношению к объему свободного пространства внутри токоведущего соединения. Как правило, степень пропаянности не должна быть ниже 60%. Разрушающий способ контроля не применим для контроля степени пропаянности токоведущих шин сверхпроводящих магнитов.In superconducting electromagnets, soldering is also used to connect current-carrying buses. Busbars are strips of superconducting cable enclosed in a copper sheath. At the junction, the ends of the superconducting cables are superimposed on each other, a thin solder plate is placed between them. The same solder strips are placed at the top and bottom of the cables. Solder cables are inserted into a U-shaped copper mandrel and covered with a copper plate. Superconducting cables end up inside a closed copper stabilizer, the cross section of which coincides with the cross section of the connected superconducting electromagnet buses. All connection elements are heated, and the solder fills all internal cavities of the connection. Defects in soldering (non-propay, cracks, shells) lead to a local change in the electrical resistance of the junction and loss of electrical energy in the form of heat release during the flow of current. Local heating of the conductor junction can lead to an emergency during the operation of the unit. Therefore, in the manufacture and operation of power equipment, it is of great importance to control the degree of soldering of their current-carrying connections. For each type of connection, normative and technical documentation regulates the minimum degree of soldering, i.e. the volume of solder in relation to the volume of free space inside the current-carrying connection. As a rule, the degree of soldering should not be lower than 60%. The destructive control method is not applicable to control the degree of soldering of current-carrying buses of superconducting magnets.

В связи с тем, что соединения имеют различные типоразмеры и располагаются достаточно близко (от 5 до 30 мм) друг от друга, ультразвуковые и радиационные методы контроля ограниченно применимы.Due to the fact that the joints have different standard sizes and are located quite close (from 5 to 30 mm) from each other, ultrasonic and radiation control methods are of limited use.

В настоящее время достаточное распространение получили методы вихретокового неразрушающего контроля, основанные на взаимодействии с контролируемыми соединениями переменного электромагнитного поля радиочастотного диапазона. Однако известные способы вихретокового контроля не обеспечивают необходимой точности контроля качества пайки соединений токоведущих шин сверхпроводящих электромагнитов, так как на результаты контроля оказывают влияние внешние геометрические размеры токоведущих шин, которые могут варьироваться в процессе их изготовления.At present, methods of eddy current nondestructive testing based on interaction with controlled compounds of an alternating electromagnetic field of the radio frequency range have become quite widespread. However, the known methods of eddy current control do not provide the required accuracy of quality control of the soldering of the connections of the current-carrying buses of superconducting electromagnets, since the results of the control are influenced by the external geometric dimensions of the current-carrying buses, which can vary during their manufacture.

Поэтому создание способа неразрушающего контроля качества пайки соединений токоведущих шин сверхпроводящих электромагнитов, расширяющего арсенал таких способов и обеспечивающего повышение точности контроля степени пропаянности соединений токоведущих шин сверхпроводящих электромагнитов, является важной технической задачей.Therefore, the creation of a method for non-destructive quality control of soldering of connections of current-carrying buses of superconducting electromagnets, expanding the arsenal of such methods and providing an increase in the accuracy of control of the degree of soldering of connections of current-carrying buses of superconducting electromagnets, is an important technical problem.

В настоящее время известны способы вихретокового контроля качества пайки токоведущих соединений электрических машин.Currently known methods of eddy current quality control of soldering current-carrying connections of electrical machines.

В способе оценки качества паяного соединения обмоток электрических машин [Патент РФ №2572791] зондируют соединение вихретоковым измерителем экранного типа, для чего обмоткой возбуждения, расположенной с одной стороны соединения, создают магнитное поле, которое принимают соосной измерительной обмоткой, расположенной с противоположной стороны соединения, измеряют амплитуду принятого сигнала, перед измерениями калибруют измеритель, для чего зондируют непропаянное и полностью пропаянное соединения (образцовые соединения), а затем исследуемое соединение, оценивают качество исследуемого паяного соединения обмотки электрической машины, сопоставляя амплитуды принятого от него сигнала с сигналами от образцовых соединений, при этом при зондировании соединений дополнительно измеряют фазу принятого сигнала, при калибровке зондируют непропаянное и полностью пропаянное соединения несколько раз при различных относительных положениях соединения и обмоток измерителя, вычисляют положение равноудаленной точки комплексной плоскости, относительно которой амплитуда принятых сигналов не зависит от относительного положения соединения и обмоток как для непропаянных, так и пропаянных соединений, для оценки степени пропаянности соединения обмоток электрических машин используют соотношения амплитуд принятых сигналов образцовых и исследуемого соединений, пересчитанные относительно равноудаленной точки.In the method for assessing the quality of the soldered connection of the windings of electrical machines [RF Patent No. 2572791], the connection is probed with an eddy current meter of the screen type, for which a magnetic field is created by the excitation winding located on one side of the connection, which is received by the coaxial measuring winding located on the opposite side of the connection, measured the amplitude of the received signal, the meter is calibrated before measurements, for which the unsoldered and completely soldered connections (sample connections) are probed, and then the test connection, the quality of the investigated soldered connection of the winding of the electrical machine is assessed, comparing the amplitudes of the signal received from it with signals from the sample connections, while when probing the connections, the phase of the received signal is additionally measured, during calibration, the unsoldered and completely soldered connections are probed several times at different relative positions of the connection and the meter windings, the position of the equidistant is calculated points of the complex plane, relative to which the amplitude of the received signals does not depend on the relative position of the connection and the windings for both non-soldered and soldered connections; to assess the degree of soldering of the connection of the windings of electrical machines, the ratio of the amplitudes of the received signals of the exemplary and tested connections, recalculated relative to the equidistant point, is used.

Так как на показания вихретокового устройства с экранным преобразователем будут влиять геометрические размеры контролируемого объекта, поэтому способ [Патент РФ2572791] не позволяет решить техническую проблему обеспечения контроля степени пропаянности соединений токоведущих шин сверхпроводящих электромагнитов.Since the readings of an eddy-current device with a screen converter will be influenced by the geometric dimensions of the controlled object, therefore, the method [Patent RF2572791] does not allow solving the technical problem of ensuring control of the degree of soldering of the connections of current-carrying buses of superconducting electromagnets.

Известен также способ [Патент РФ №2567736] неразрушающего контроля качества пайки токоведущих соединений, преимущественно большой мощности, с помощью вихретокового устройства с сердечником П-образного типа. В контролируемом паяном соединении возбуждают вихревые токи, индуцируемые токовой обмоткой преобразователя. Детектируют сигнал измерительной обмотки вихретокового преобразователя, коррелирующий со степенью пропаянности соединения. Передвигая преобразователь с сердечником П-образного типа вдоль контролируемого соединения, судят о степени пропаянности соединения в разных его частях. Способ заключается в том, что используя для калибровки 2-х шкал вихретокового устройства два образца, имитирующих пропаянность 0%, у которых зазор между стенками П-образной оправки и вкладываемой в нее медной пластиной запаян на разную глубину, можно определять степень пропаянности токоведущих шин при существенном уменьшении влияния изменений внешних геометрических размеров токоведущих шин.There is also known a method [RF Patent No. 2567736] non-destructive quality control of soldering current-carrying connections, mainly high power, using an eddy current device with a U-shaped core. Eddy currents induced by the current winding of the converter are excited in the controlled solder joint. The signal of the measuring winding of the eddy-current transducer is detected, which correlates with the degree of soldering of the connection. Moving the transducer with a U-shaped core along the controlled connection, the degree of soldering of the connection in its different parts is judged. The method consists in the fact that using for the calibration of 2 scales of the eddy-current device two samples simulating soldering of 0%, in which the gap between the walls of the U-shaped mandrel and the copper plate inserted into it is sealed to different depths, it is possible to determine the degree of soldering of current-carrying buses at a significant decrease in the influence of changes in the external geometric dimensions of current-carrying buses.

Предварительно определяют степень пропаянности контролируемого соединения при низкой чувствительности вихретокового устройства к изменению внешних геометрических размеров контролируемого соединения. Для этого калибруют первую шкалу цифрового индикатора вихретокового устройства контроля, устанавливая на ней значение 100 мВ, соответствующее 100% пропаянности, которое получают возбуждением вихревых токов в аттестованном образце соединения со 100% пропаянностью, и нулевое значение этой шкалы, которое получают возбуждением вихревых токов в образце, имитирующем нулевую пропаянность, с зазором между стенками П-образной оправки и вкладываемой в нее медной пластиной, запаянным по их поверхности, снимают зависимость показаний цифрового индикатора устройства контроля, полученную при перемещении преобразователя по всей длине контролируемого соединения, по которой судят об уровне пропаянности этого соединения. Затем определяют дефекты пайки, для чего калибруют вторую шкалу, соответствующую высокой чувствительности вихретокового устройства контроля, устанавливая на ней значение 100 мВ, соответствующее 100% пропаянности, которое получают возбуждением вихревых токов в аттестованном образце соединения со 100% пропаянностью, и нулевое значение пропаянности этой шкалы, которое получают возбуждением вихревых токов в образце, имитирующем нулевую пропаянность, с зазором между стенками П-образной оправки и вкладываемой в нее медной пластиной, запаянным на глубину 5-6 мм, снимают зависимость показаний цифрового индикатора устройства контроля, полученную при перемещении преобразователя по всей длине соединения, по которой судят о наличии или отсутствии дефектов пайки контролируемых соединений токоведущих шин, относительно предварительно определенного уровня пропаянности.The degree of soldering of the controlled connection is preliminarily determined at low sensitivity of the eddy current device to changes in the external geometric dimensions of the controlled connection. To do this, calibrate the first scale of the digital indicator of the eddy current control device, setting it to a value of 100 mV, corresponding to 100% soldering, which is obtained by excitation of eddy currents in a certified sample of a connection with 100% soldering, and the zero value of this scale, which is obtained by excitation of eddy currents in the sample. simulating zero soldering, with a gap between the walls of the U-shaped mandrel and a copper plate inserted into it, sealed along their surface, the dependence of the readings of the digital indicator of the control device obtained by moving the transducer along the entire length of the controlled connection is taken, by which the level of soldering of this connections. Then soldering defects are determined, for which the second scale is calibrated, corresponding to the high sensitivity of the eddy current control device, setting it to a value of 100 mV, corresponding to 100% soldering, which is obtained by excitation of eddy currents in a certified sample of the connection with 100% soldering, and zero soldering of this scale , which is obtained by excitation of eddy currents in a sample that simulates zero soldering, with a gap between the walls of the U-shaped mandrel and a copper plate inserted into it, sealed to a depth of 5-6 mm, the dependence of the readings of the digital indicator of the control device obtained by moving the transducer throughout the length of the connection, which judges the presence or absence of defects in soldering of the controlled connections of current-carrying buses, relative to a predetermined level of soldering.

Однако и этот способ не решает технической проблемы обеспечения точности контроля качества пайки токоведущих шин сверхпроводящих электромагнитов. Вследствие возможных колебаний сечения медного стабилизатора (из-за технологических допусков) на конкретном соединении дефекты пайки могут быть не обнаружены, так как изменения показаний вихретокового устройства от дефекта и от изменений сечения могут иметь сопоставимую величину.However, this method does not solve the technical problem of ensuring the accuracy of quality control of the soldering of current-carrying buses of superconducting electromagnets. Due to possible fluctuations in the cross-section of the copper stabilizer (due to technological tolerances) on a particular joint, soldering defects may not be detected, since changes in the readings of the eddy-current device from a defect and from changes in the cross section can have a comparable value.

Наиболее близким к заявляемому является способ неразрушающего контроля качества пайки токоведущих шин сверхпроводящих магнитов [L. Kogan, A. Nichipuruk, F. Savary, R. Principe, V. Datskov, E. Rozenfel'd, B. Khudjakov. Eddy Current Quality of Soldered Current-Carrying Bas-Bar Splices of Superconducting Magnets // Insight, Vol. 57, No 12, 2015, p. 697-702].Closest to the claimed is a method of non-destructive quality control of soldering current-carrying buses of superconducting magnets [L. Kogan, A. Nichipuruk, F. Savary, R. Principe, V. Datskov, E. Rozenfel'd, B. Khudjakov. Eddy Current Quality of Soldered Current-Carrying Bas-Bar Splices of Superconducting Magnets // Insight, Vol. 57, No 12, 2015, p. 697-702].

В данном способе проводят контроль паяных соединений токоведущих шин сверхпроводящих электромагнитов с помощью размещения в зоне пайки вихретокового преобразователя с сердечником П-образного типа. В контролируемом соединении токоведущих шин возбуждают вихревые токи, индуцируемые токовой обмоткой преобразователя. Величина этих вихревых токов коррелирует со степенью пропаянности соединения. Регистрацию их значения производят с использованием сигналов, снимаемых с измерительной обмотки преобразователя, которые детектируют и подают на цифровой индикатор устройства контроля.In this method, the soldered joints of current-carrying buses of superconducting electromagnets are monitored by placing an eddy-current transducer with a U-shaped core in the soldering zone. Eddy currents induced by the current winding of the converter are excited in the controlled connection of busbars. The magnitude of these eddy currents correlates with the degree of soldering of the joint. Registration of their values is performed using signals taken from the measuring winding of the transducer, which are detected and fed to the digital indicator of the control device.

Однако, реализация и этого способа не позволяет решить проблему обеспечения точности контроля качества пайки соединений токоведущих шин сверхпроводящих электромагнитов при вариациях их внешних геометрических размеров, связанных с допусками при изготовлении, так как и в этом способе вследствие возможных колебаний сечения медного стабилизатора (из-за технологических допусков) на конкретном соединении дефекты пайки могут быть не обнаружены, так как изменения показаний вихретокового устройства от дефекта и от изменений сечения могут иметь сопоставимую величину.However, the implementation of this method does not allow solving the problem of ensuring the accuracy of quality control of the soldering of the connections of the current-carrying buses of superconducting electromagnets with variations in their external geometric dimensions associated with manufacturing tolerances, since in this method, due to possible fluctuations in the cross-section of the copper stabilizer (due to technological tolerances) on a specific joint, soldering defects may not be detected, since changes in the readings of the eddy-current device from a defect and from changes in the section can be of a comparable magnitude.

Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, заключается в уменьшении влияния внешних геометрических размеров соединений токоведущих шин на результаты контроля, путем измерения сигнала вихретокового преобразователя на двух частотах, что повышает точность контроля степени пропаянности соединений токоведущих шин сверхпроводящих электромагнитов, и, тем самым, обеспечивает достоверность контроля качества их пайки.The technical result achieved by the claimed invention consists in reducing the influence of the external geometric dimensions of the busbar connections on the control results by measuring the signal of the eddy-current transducer at two frequencies, which increases the accuracy of control of the degree of soldering of the busbar connections of superconducting electromagnets, and thereby ensures the reliability of control the quality of their soldering.

Заявляемый технический результат достигается за счет того, что в способе вихретокового контроля качества пайки соединений токоведущих шин сверхпроводящих электромагнитов, с помощью вихретокового устройства контроля с преобразователем, снабженным сердечником П-образного типа, путем возбуждения в контролируемом соединении токоведущих шин вихревых токов, индуцируемых в нем при подаче на возбуждающую обмотку преобразователя переменного тока, проводят измерения сигналов измерительной обмотки преобразователя, которые регистрируют, детектируют и подают на цифровой индикатор устройства контроля, согласно изобретению, контроль степени пропаянности соединений токоведущих шин сверхпроводящих электромагнитов проводят на двух частотах в два этапа, на первом из которых проводят измерения на такой частоте, чтобы глубина проникновения возбуждаемых вихревых токов была меньше глубины залегания дефектов пайки соединения токоведущих шин и показания вихретокового устройства зависели только от внешних геометрических размеров контролируемых соединений токоведущих шин, на втором этапе проводят измерения на такой частоте, чтобы глубина проникновения возбуждаемых вихревых токов была не менее половины толщины контролируемого соединения токоведущих шин, для выявления дефектов пайки независимо от места их расположения по толщине контролируемого соединения, регистрируют сигналы измерительной обмотки преобразователя на двух частотах, для последующего детектирования и подачи на цифровой индикатор устройства контроля, степень пропаянности контролируемого соединения токоведущих шин рассчитывают исходя из показаний вихретокового устройства, полученных на первом и втором этапах.The claimed technical result is achieved due to the fact that in the method of eddy-current control of the quality of soldering of the connections of current-carrying buses of superconducting electromagnets, using an eddy-current control device with a converter equipped with a U-shaped core, by exciting eddy currents in the controlled connection of current-carrying buses, induced in it when feeding to the exciting winding of the AC converter, measurements of the signals of the measuring winding of the converter are carried out, which are recorded, detected and fed to the digital indicator of the control device, according to the invention, the control of the degree of soldering of the connections of current-carrying buses of superconducting electromagnets is carried out at two frequencies in two stages, in the first of which measurements are carried out at such a frequency that the depth of penetration of the excited eddy currents is less than the depth of the soldering defects in the connection of current-carrying buses and the readings of the eddy-current device depend only on the external geome the dimensions of the monitored connections of current-carrying buses, at the second stage, measurements are carried out at such a frequency that the penetration depth of the excited eddy currents is at least half the thickness of the monitored connection of current-carrying buses, to identify soldering defects regardless of their location along the thickness of the tested connection, the signals of the measuring winding are recorded transducer at two frequencies, for subsequent detection and supply to the digital indicator of the monitoring device, the degree of soldering of the monitored connection of current-carrying buses is calculated based on the readings of the eddy current device obtained at the first and second stages.

При этом:Wherein:

- измерения на первом этапе проводят на частоте f1=(503)2/(σ⋅δ2), где:- measurements at the first stage are carried out at a frequency f 1 = (503) 2 / (σ⋅δ 2 ), where:

σ - удельная электропроводность,σ - electrical conductivity,

δ - глубина проникновения вихревых токов, выбираемая из условия δ<δp, где δp - глубина залегания дефектов пайки.δ is the depth of penetration of eddy currents, selected from the condition δ <δ p , where δ p is the depth of occurrence of soldering defects.

- измерения на втором этапе проводят на частоте f2=(503)2/(σ⋅δ2), где:- measurements at the second stage are carried out at a frequency f 2 = (503) 2 / (σ⋅δ 2 ), where:

σ - удельная электропроводность,σ - electrical conductivity,

δ - глубина проникновения вихревых токов, выбираемая из условия δ≥t/2, где t - толщина контролируемого соединения токоведущих шин.δ is the depth of penetration of eddy currents, selected from the condition δ≥t / 2, where t is the thickness of the controlled connection of busbars.

- степень пропаянности X контролируемого соединения токоведущих шин рассчитывают по формуле: X=X2+(A1-Aк)⋅ΔВ/ΔА, где:- the degree of soldering X of the controlled connection of busbars is calculated by the formula: X = X 2 + (A 1 -A k ) ⋅ΔВ / ΔА, where:

Х2 - показания вихретокового устройства на частоте f2, полученные на контролируемом соединении токоведущих шин;X 2 - readings of the eddy-current device at a frequency f 2 , obtained at the controlled connection of the current-carrying buses;

A1 - показания вихретокового устройства на частоте f1, при измерении на соединении токоведущих шин с пропаянностью 100% с номинальной толщиной t и минимально возможной высотой h;A 1 - readings of the eddy current device at a frequency f 1 , when measured at the connection of current-carrying buses with 100% soldering, with a nominal thickness t and a minimum possible height h;

Ак - показания вихретокового устройства на частоте f1, при измерении на контролируемом соединении токоведущих шин;And to - readings of the eddy-current device at a frequency f 1 , when measured at a controlled connection of current-carrying buses;

ΔВ - разность показаний вихретокового устройства на частоте f2 на образцах с пропаянностью 100% и имеющих разные геометрические размеры;ΔВ is the difference between the readings of the eddy current device at a frequency f 2 on samples with a soldering rate of 100% and having different geometric dimensions;

ΔА - разность показаний вихретокового устройства на частоте f1, на образцах с пропаянностью 100% и имеющих разные геометрические размеры.ΔА is the difference between the readings of the eddy current device at a frequency f 1 , on samples with a soldering rate of 100% and having different geometric dimensions.

Суть данного изобретения заключается в том, что контролируемое соединение токоведущих шин сверхпроводящих электромагнитов контролируется с помощью вихретокового преобразователя с П-образным сердечником на двух частотах в два этапа. Контролируемое соединение токоведущих шин сверхпроводящих электромагнитов размещается в вихретоковом преобразователе П-образного типа между плоскостями полюсов. На первом этапе проводят контроль на частоте f1, на втором - на частоте f2.The essence of this invention lies in the fact that the controlled connection of the current-carrying buses of superconducting electromagnets is controlled using an eddy current transducer with a U-shaped core at two frequencies in two stages. The controlled connection of current-carrying buses of superconducting electromagnets is placed in an eddy-current transducer of the U-shaped type between the pole planes. At the first stage, control is carried out at a frequency f 1 , at the second - at a frequency f 2 .

Измерение сигнала вихретокового преобразователя на разных частотах обусловлено тем, что чувствительность измеряемого сигнала вихретокового преобразователя к степени пропаянности и внешним геометрическим размерам соединений токоведущих шин разная из-за различной глубины проникновения вихревых токов в контролируемое изделие. Тем самым, измеряя сигнал вихретокового преобразователя на двух частотах, достигается разная чувствительность измеряемого сигнала вихретокового преобразователя к внешним геометрическим размерам соединений токоведущих шин сверхпроводящих электромагнитов большой мощности. Учет разной чувствительности измеряемого сигнала к внешним геометрическим размерам соединений токоведущих шин, связанным с допусками при изготовлении, позволяет повысить точность контроля степени пропаянности соединений токоведущих шин сверхпроводящих магнитов.The measurement of the signal of the eddy-current transducer at different frequencies is due to the fact that the sensitivity of the measured signal of the eddy-current transducer to the degree of soldering and the external geometric dimensions of the connections of current-carrying buses is different due to the different depth of penetration of eddy currents into the controlled item. Thus, by measuring the signal of the eddy-current transducer at two frequencies, a different sensitivity of the measured signal of the eddy-current transducer to the external geometric dimensions of the connections of the current-carrying buses of high-power superconducting electromagnets is achieved. Taking into account the different sensitivity of the measured signal to the external geometric dimensions of the busbar connections, associated with manufacturing tolerances, makes it possible to increase the accuracy of control of the degree of soldering of the busbar connections of superconducting magnets.

Поскольку на первом этапе необходимо проводить измерения на такой частоте, чтобы показания вихретокового устройства зависели только от внешних геометрических размеров контролируемых соединений токоведущих шин, она должна быть такой, чтобы глубина проникновения вихревых токов не превышала глубину, на которой могут залегать дефекты пайки в контролируемом соединении. Согласно [Дорофеев А.Л. Электроиндуктивная дефектоскопия. М.: Машиностроение, 1967, 231 с.] для неферромагнитного материала глубина проникновения вихревых токов δ определяется соотношением:Since at the first stage it is necessary to carry out measurements at such a frequency that the readings of the eddy-current device depend only on the external geometric dimensions of the monitored connections of current-carrying buses, it must be such that the depth of penetration of eddy currents does not exceed the depth at which soldering defects in the tested connection can occur. According to [Dorofeev A.L. Electro-inductive flaw detection. M .: Mashinostroenie, 1967, 231 pp.] For a non-ferromagnetic material, the depth of penetration of eddy currents δ is determined by the ratio:

Figure 00000001
Figure 00000001

где: f - частота тока в возбуждающей обмотке вихретокового преобразователя;where: f is the frequency of the current in the exciting winding of the eddy current transducer;

σ - удельная электропроводность.σ - electrical conductivity.

Известно, что реальная глубина вихревых токов δp примерно в 1,65 раза больше δ. Тогда, исходя из известной глубины залегания дефектов в соединении токоведущих шин сверхпроводящих электромагнитов δp, и учитывая, что глубина проникновения вихревых токов должна быть меньше величины δp, по формуле (1) определяется граница нижнего диапазона частоты f1:It is known that the real depth of eddy currents δ p is approximately 1.65 times greater than δ. Then, proceeding from the known depth of occurrence of defects in the connection of current-carrying buses of superconducting electromagnets δ p , and taking into account that the depth of penetration of eddy currents should be less than δ p , the lower frequency range f 1 is determined by formula (1):

Figure 00000002
Figure 00000002

Например, для δp=2,9 мм нижняя граница f1 равна 1400 Гц.For example, for δ p = 2.9 mm, the lower limit of f 1 is 1400 Hz.

Верхняя граница частоты f1 определяется из условия отсутствия искажений сигнала в возбуждающей обмотке П-образного вихретокового преобразователя. Искажения сигнала в возбуждающей обмотке приводят к искажению сигнала в измерительной обмотке П-образного вихретокового преобразователя и увеличению погрешности измерения сигнала, коррелирующего со степенью пропаянности соединения токоведущих шин. Для П-образного вихретокового преобразователя, применяемого для контроля соединений токоведущих шин толщиной 20 мм и высотой 16 мм, верхняя граница частоты f1 составляет 2000 Гц.The upper limit of the frequency f 1 is determined from the condition that there is no signal distortion in the exciting winding of the U-shaped eddy current transducer. Distortions of the signal in the exciting winding lead to signal distortion in the measuring winding of the U-shaped eddy-current transducer and to an increase in the measurement error of the signal, which correlates with the degree of soldering of the busbar connection. For a U-shaped eddy-current transducer used to control the connections of current-carrying buses 20 mm thick and 16 mm high, the upper frequency limit f 1 is 2000 Hz.

При этом на показания вихретокового устройства (на наводимую в измерительной катушке вихретокового преобразователя ЭДС ε) будут влиять только геометрические размеры контролируемого соединения токоведущих шин:In this case, the readings of the eddy-current device (the EMF ε induced in the measuring coil of the eddy-current transducer) will be affected only by the geometric dimensions of the controlled connection of the current-carrying buses:

Figure 00000003
Figure 00000003

где i - индуцированный в контролируемом соединении токоведущих шин вихревой ток;where i is the eddy current induced in the controlled connection of busbars;

ρ - удельное электросопротивление;ρ is the electrical resistivity;

t - толщина контролируемого соединения токоведущих шин;t is the thickness of the controlled connection of current-carrying buses;

h - высота контролируемого соединения токоведущих шин.h is the height of the monitored connection of current-carrying buses.

Вторую частоту контроля f2 выбирают, исходя из формулы (1) таким образом, чтобы глубина проникновения δ вихревых токов была не менее половины толщины контролируемого соединения токоведущих шин. Например, для толщины контролируемого соединения 20 мм частота f2 должна быть 40 Гц. При уменьшении частоты f2 существенно снижается чувствительность устройства контроля к обнаружению дефектов пайки, а при увеличении глубина проникновения вихревых токов становится недостаточной для обнаружения дефектов пайки во всем объеме контролируемого соединения.The second control frequency f 2 is selected based on formula (1) so that the depth of penetration δ of eddy currents is at least half the thickness of the controlled connection of busbars. For example, for a thickness of the tested joint of 20 mm, the frequency f 2 should be 40 Hz. With a decrease in the frequency f 2 , the sensitivity of the control device to the detection of soldering defects is significantly reduced, and with an increase, the penetration depth of eddy currents becomes insufficient to detect soldering defects in the entire volume of the tested joint.

Степень пропаянности контролируемого соединения рассчитывают, исходя из результатов измерения на двух частотах - f1 и f2. Результат зависит только от степени пропаянности контролируемых соединений токоведущих шин сверхпроводящих электромагнитов и не зависит от их внешних геометрических размеров. Тем самым контроль с применением двух частот повышает точность контроля степени пропаянности соединений токоведущих шин сверхпроводящих электромагнитов.The degree of soldering of the tested connection is calculated based on the measurement results at two frequencies - f 1 and f 2 . The result depends only on the degree of soldering of the controlled connections of the current-carrying buses of superconducting electromagnets and does not depend on their external geometric dimensions. Thus, the control with the use of two frequencies increases the accuracy of control of the degree of soldering of the connections of the current-carrying buses of superconducting electromagnets.

Таким образом, заявляемый способ позволяет решить техническую проблему повышения точности контроля степени пропаянности соединений токоведущих шин, и, тем самым, повысить достоверность контроля качества пайки соединений токоведущих шин сверхпроводящих электромагнитов за счет достижения технического результата, заключающегося в уменьшении влияния внешних геометрических размеров соединений токоведущих шин на результаты контроля путем измерения сигнала вихретокового преобразователя на двух частотахThus, the proposed method allows to solve the technical problem of increasing the accuracy of control of the degree of soldering of the connections of current-carrying buses, and, thereby, to increase the reliability of quality control of the soldering of the connections of current-carrying buses of superconducting electromagnets by achieving the technical result, which consists in reducing the influence of external geometric dimensions of the connections of current-carrying buses on control results by measuring the signal of the eddy-current transducer at two frequencies

На фиг. 1 приведены зависимости сигналов вихретокового преобразователя (Uизм) от высоты h сверхпроводящих образцов 9, 5 и 6 (представляющих собой соединение сверхпроводящих кабелей токоведущих шин заключенных в медный стабилизатор с пропаянностью 100% с толщиной t=19,815 мм. Измерения на частоте f1=1400 Гц.FIG. 1 shows the dependences of the signals of the eddy current transducer (U meas ) on the height h of superconducting samples 9, 5 and 6 (representing the connection of superconducting cables of busbars enclosed in a copper stabilizer with 100% soldering capacity with a thickness of t = 19.815 mm. Measurements at a frequency f 1 = 1400 Hz.

На фиг. 2 приведены зависимости сигналов вихретокового преобразователя (Uизм) от высоты h образцов, аналогичные фиг. 1. Измерения на частоте f2=40 Гц.FIG. 2 shows the dependences of the signals of the eddy current transducer (U meas ) on the height h of the samples, similar to FIG. 1. Measurements at a frequency f 2 = 40 Hz.

На фиг. 3 приведены зависимости сигналов вихретокового преобразователя (Uизм) от площади поперечного сечения S сверхпроводящих образцов 9, 5 и 6 (t=19,815 мм). Измерения на частоте f1=1400 Гц.FIG. 3 shows the dependences of the signals of the eddy-current transformer (U meas ) on the cross-sectional area S of superconducting samples 9, 5 and 6 (t = 19.815 mm). Measurements at a frequency f 1 = 1400 Hz.

Для реализации заявляемого способа контроля качества пайки соединений сверхпроводящих токоведущих шин с учетом вариации их геометрических размеров разработано и изготовлено вихретоковое устройство и преобразователь с сердечником П-образного типа. На сердечнике размещены две катушки - токовая (возбуждающая) и измерительная. Конструкция преобразователя позволяет возбуждать однородное переменное магнитное поле в межполюсном пространстве сердечника на двух частотах.To implement the proposed method for quality control of soldering of connections of superconducting current-carrying buses, taking into account variations in their geometric dimensions, an eddy current device and a converter with a U-shaped core have been developed and manufactured. There are two coils on the core - current (exciting) and measuring. The design of the transducer makes it possible to excite a uniform alternating magnetic field in the interpolar space of the core at two frequencies.

Для осуществления разработанного способа контроля на этапе настройки используются 3 образца соединений токоведущих шин сверхпроводящих электромагнитов:To implement the developed control method at the tuning stage, 3 samples of connections of current-carrying buses of superconducting electromagnets are used:

- два образца с пропаянностью 100%, имеющих разные геометрические размеры: номинальную толщину t, рекомендованную заводом-изготовителем (20 мм), у одного из которых высота h имеет минимально возможное значение для данной технологии пайки, у другого - номинальное (Δh≈0,5÷0,6 мм);- two samples with 100% soldering, having different geometric dimensions: the nominal thickness t recommended by the manufacturer (20 mm), one of which has the lowest possible height h for this soldering technology, the other has a nominal (Δh≈0, 5 ÷ 0.6 mm);

- образец с пропаянностью 0% с номинальной толщиной t и с минимально возможной высотой h.- a specimen with a solderability of 0% with a nominal thickness t and a minimum possible height h.

Способ вихретокового контроля качества пайки сверхпроводящих токоведущих соединений осуществляли следующим образом:The method of eddy current control of the quality of soldering of superconducting current-carrying compounds was carried out as follows:

- размещали контролируемое соединение токоведущих шин в П-образном сердечнике вихретокового преобразователя;- placed the controlled connection of the busbars in the U-shaped core of the eddy-current transducer;

- проводили измерения на частоте f1, на которой показания вихретокового устройства зависели только от внешних геометрических размеров медного стабилизатора и не зависели от степени пропаянности соединения токоведущих шин сверхпроводящих электромагнитов;- measurements were carried out at a frequency f 1 , at which the readings of the eddy-current device depended only on the external geometric dimensions of the copper stabilizer and did not depend on the degree of soldering of the connection of the current-carrying buses of superconducting electromagnets;

- проводили измерения на частоте f2, на которой показания вихретокового устройства зависели как от степени пропаянности соединения токоведущих шин сверхпроводящих электромагнитов, так и от внешних геометрических размеров медного стабилизатора (оправки);- measurements were carried out at a frequency f 2 , at which the readings of the eddy-current device depended both on the degree of soldering of the connection of the current-carrying buses of superconducting electromagnets, and on the external geometric dimensions of the copper stabilizer (mandrel);

- рассчитывали степень пропаянности контролируемого соединения исходя из показаний вихретокового устройства на двух частотах.- the degree of soldering of the controlled connection was calculated based on the readings of the eddy current device at two frequencies.

Настройку аппаратуры производили следующим образом. Сначала определяли разность показаний вихретокового устройства ΔА=A1-A2 (фиг. 1) при измерении на частоте f1 на образцах с пропаянностью 100% и имеющих разные геометрические размеры. Затем на этих же образцах проводили измерения на частоте f2 и определяли разность показаний ΔВ=B1-B2 (фиг. 2). Вычисляли отношение ΔВ/ΔА. Далее проводили измерения на частоте f2 на образцах с пропаянностью 0 и 100%, имеющих номинальную толщину t и минимально возможную высоту h. Разность полученных значений соответствовала изменению пропаянности от 0 до 100%. На этом операция настройки заканчивалась.The equipment was adjusted as follows. First, the difference between the readings of the eddy current device ΔA = A 1 -A 2 (Fig. 1) was determined when measured at a frequency f 1 on samples with a soldering rate of 100% and having different geometric dimensions. Then, on the same samples, measurements were carried out at a frequency f 2 and the difference in readings ΔB = B 1 -B 2 was determined (Fig. 2). The ratio ΔВ / ΔА was calculated. Next, measurements were carried out at a frequency f 2 on samples with a soldering of 0 and 100%, having a nominal thickness t and the minimum possible height h. The difference between the obtained values corresponded to a change in soldering from 0 to 100%. This was the end of the setup operation.

Процедура определения степени пропаянности контролируемого соединения токоведущих шин сверхпроводящих электромагнитов заключалась в следующем:The procedure for determining the degree of soldering of the controlled connection of the current-carrying buses of superconducting electromagnets was as follows:

1) проводили измерения на частоте f1 и определяли результат X1, равный разности показаний при измерении на образце с пропаянностью 100% с номинальной толщиной t и минимально возможной высотой h соединения (A1) и на контролируемом соединении токоведущих шин (Ак): X11к (фиг. 3);1), measurements were carried out at a frequency f 1 and the result X 1 was determined, equal to the difference in readings when measured on a sample with a soldering of 100% with a nominal thickness t and the minimum possible height h of the connection (A 1 ) and on the controlled connection of busbars (A to ): X 1 = A 1 -A to (Fig. 3);

2) проводили измерения на контролируемом соединении токоведущих шин на частоте f2 и получали результат Х2;2) measurements were carried out on a controlled connection of busbars at a frequency f 2 and the result was X 2 ;

3) вычисляли степень пропаянности контролируемого соединения токоведущих шин X с учетом его геометрических размеров: X=X2+(A1-Aк)⋅ΔВ/ΔА, где:3) the degree of soldering of the controlled connection of current-carrying buses X was calculated, taking into account its geometric dimensions: X = X 2 + (A 1 -A k ) ⋅ΔВ / ΔА, where:

Х2 - показания вихретокового устройства на частоте f2, полученные на контролируемом соединении токоведущих шин;X 2 - readings of the eddy-current device at a frequency f 2 , obtained at the controlled connection of the current-carrying buses;

A1 - показания вихретокового устройства на частоте f1, при измерении на соединении токоведущих шин с пропаянностью 100% с номинальной толщиной t и минимально возможной высотой h;A 1 - readings of the eddy current device at a frequency f 1 , when measured at the connection of current-carrying buses with 100% soldering, with a nominal thickness t and a minimum possible height h;

Ак - показания вихретокового устройства на частоте f1, при измерении на контролируемом соединении токоведущих шин; ΔВ - разность показаний вихретокового устройства на частоте f2, на образцах с пропаянностью 100% и имеющих разные геометрические размеры;And to - readings of the eddy-current device at a frequency f 1 , when measured at a controlled connection of current-carrying buses; ΔВ is the difference between the readings of the eddy current device at a frequency f 2 , on samples with a soldering rate of 100% and having different geometric dimensions;

ΔА - разность показаний вихретокового устройства на частоте f1, на образцах с пропаянностью 100% и имеющих разные геометрические размеры.ΔА is the difference between the readings of the eddy current device at a frequency f 1 , on samples with a soldering rate of 100% and having different geometric dimensions.

Образцы соединений токоведущих шин 9 и 6 с одинаковой толщиной (19,815 мм) имели разницу в высоте Δh = 16,194 мм - 15,423 мм = 0,77 мм. При измерении на частоте 1400 Гц разность показаний вихретокового устройства при измерении на этих образцах составила ΔА = A1 - А2 = 43,608 В - 43,337 В = 0,271 В, а при измерении на частоте 40 Гц соответственно ΔВ = B1 - В2 = 8,061 В - 8,048 В = 0,013 В (фиг. 1 и 2). Отношение ΔВ/ΔА = 0,013 В/0,271 В - 0,048.Samples of connections of busbars 9 and 6 with the same thickness (19.815 mm) had a difference in height Δh = 16.194 mm - 15.423 mm = 0.77 mm. When measured at a frequency of 1400 Hz, the difference between the readings of the eddy current device when measured on these samples was ΔА = A 1 - А 2 = 43.608 V - 43.337 V = 0.271 V, and when measured at a frequency of 40 Hz, respectively, ΔВ = B 1 - В 2 = 8.061 B - 8.048 V = 0.013 V (Figs. 1 and 2). The ratio ΔВ / ΔА = 0.013 V / 0.271 V - 0.048.

Пусть контролируемое соединение токоведущих шин имеет такое же сечение, как у образца соединения токоведущих шин 5 (S=311,01 мм2), и пропаянность 100% (фиг. 3). На частоте 1400 Гц сигнал вихретокового преобразователя равен Ак=43,518 В. Вычислили результат, равный разности показаний при измерении на образце 9 (толщина 19,815 мм) с минимально возможной высотой шины h=15,423 мм и контролируемом соединении токоведущих шин (Ак) при измерении на частоте 1400 Гц: X1 = A1 - Ак = 43,608 В - 43,518 В = 0,09 В.Let the controlled connection of the busbars have the same cross-section as that of the sample of the connection of the busbars 5 (S = 311.01 mm 2 ), and the soldering rate is 100% (Fig. 3). At a frequency of 1400 Hz, the signal of the eddy-current transducer is equal to A k = 43.518 V. Calculated the result equal to the difference in readings when measured on specimen 9 (thickness 19.815 mm) with the minimum possible bus height h = 15.423 mm and controlled connection of current-carrying buses (A to ) when measuring at a frequency of 1400 Hz: X 1 = A 1 - A k = 43.608 V - 43.518 V = 0.09 V.

Затем вычислили величину, равную Х1⋅ΔВ/ΔА = 0,09 В ⋅ 0,048 = 0,00432 В, которая позволила учесть геометрические размеры контролируемых шин при измерении на частоте 40 Гц.Then, a value was calculated equal to X 1 ⋅ΔV / ΔA = 0.09 V ⋅ 0.048 = 0.00432 V, which made it possible to take into account the geometric dimensions of the tested tires when measured at a frequency of 40 Hz.

При измерении на частоте 40 Гц за счет большего сечения контролируемого соединения (311,01 мм2), чем у образца 9 (305,61 мм2), сигнал вихретокового устройства при измерении на нем меньше на 0,00432 В, чем при измерении на образце 9: Х2 = 8,061 В - 0,00432 В = 8,0567 В.When measured at a frequency of 40 Hz due to the larger cross-section of the tested connection (311.01 mm 2 ) than that of sample 9 (305.61 mm 2 ), the signal of the eddy-current device when measured on it is 0.00432 V less than when measured on sample 9: X 2 = 8.061 V - 0.00432 V = 8.0567 V.

По формуле X=Х21⋅ΔB/ΔА (где Х2 - сигнал вихретокового преобразователя при измерении на контролируемом соединении, полученный на f=40 Гц) вычислили величину сигнала вихретокового устройства, позволившую определить пропаянность контролируемого соединения с учетом его внешних геометрических размеров: X = 8,0567 В + 0,00432 В = 8,061 В. То есть у этого соединения при его сечении, отличающемся от сечения калибровочных образцов, пропаянность равна 100%. При этом, поскольку на частоте 40 Гц разность показаний, полученная при измерении (на этапе настройки) на образцах с пропаянностью 0 и 100% с номинальной толщиной t и с минимально возможной высотой h, равна ΔU=8,073-8,061=0,012 В, погрешность определения пропаянности на рассмотренном соединении из-за его большего сечения составила 36,0%, и может достигать 100% при его сечении, равном сечению образца 6 (320,88 мм).Using the formula X = X 2 + X 1 ⋅ΔB / ΔA (where X 2 is the signal of the eddy-current transducer when measured on the controlled connection, obtained at f = 40 Hz), the value of the signal of the eddy-current device was calculated, which made it possible to determine the soldering of the controlled connection, taking into account its external geometric dimensions: X = 8.0567 V + 0.00432 V = 8.061 V. That is, for this connection, with its cross section that differs from the cross section of the calibration samples, the soldering is equal to 100%. In this case, since at a frequency of 40 Hz, the difference in readings obtained during measurement (at the tuning stage) on samples with soldering of 0 and 100% with a nominal thickness t and with the minimum possible height h is ΔU = 8.073-8.061 = 0.012 V, the determination error soldering on the considered joint due to its larger cross section was 36.0%, and can reach 100% with its cross section equal to the cross section of sample 6 (320.88 mm).

Таким образом, полученные результаты подтверждают применимость разработанного способа для контроля качества пайки соединений токоведущих шин сверхпроводящих магнитов, а заявляемый способ полностью решает техническую проблему повышения точности контроля степени пропаянности соединений токоведущих шин, и, тем самым, повышает достоверность контроля качества пайки соединений токоведущих шин сверхпроводящих электромагнитов за счет достижения технического результата, заключающегося в уменьшении влияния внешних геометрических размеров соединений токоведущих шин на результаты контроля путем измерения сигнала вихретокового преобразователя на двух частотах.Thus, the results obtained confirm the applicability of the developed method for quality control of soldering of connections of current-carrying buses of superconducting magnets, and the proposed method completely solves the technical problem of increasing the accuracy of control of the degree of soldering of connections of current-carrying buses, and, thereby, increases the reliability of quality control of soldering of connections of current-carrying buses of superconducting electromagnets due to the achievement of the technical result, which consists in reducing the influence of the external geometric dimensions of the busbar connections on the control results by measuring the signal of the eddy current transducer at two frequencies.

Claims (7)

1. Способ вихретокового контроля качества пайки соединений токоведущих шин сверхпроводящих электромагнитов, с помощью вихретокового устройства контроля с преобразователем, снабженным сердечником П-образного типа, путем возбуждения в контролируемом соединении токоведущих шин вихревых токов, индуцируемых в нем при подаче на возбуждающую обмотку преобразователя переменного тока, проводят измерения сигналов измерительной обмотки преобразователя, которые детектируют и подают на цифровой индикатор устройства контроля, отличающийся тем, что измерения проводят на двух частотах f1 и f2 в два этапа, на первом из которых проводят измерения на такой частоте, чтобы глубина проникновения возбуждаемых вихревых токов была меньше глубины залегания дефектов пайки соединения токоведущих шин и показания вихретокового устройства зависели только от внешних геометрических размеров контролируемых соединений токоведущих шин, на втором этапе проводят измерения на такой частоте, чтобы глубина проникновения возбуждаемых вихревых токов была не менее половины толщины контролируемого соединения токоведущих шин, для выявления дефектов пайки независимо от места их расположения по толщине контролируемого соединения, регистрируют сигналы измерительной обмотки преобразователя на двух частотах, для последующего детектирования и подачи на цифровой индикатор устройства контроля, степень пропаянности контролируемого соединения токоведущих шин рассчитывают исходя из показаний вихретокового устройства, полученных на первом и втором этапах.1. A method of eddy current control of the quality of soldering of connections of current-carrying buses of superconducting electromagnets, using an eddy-current control device with a converter equipped with a U-shaped core, by exciting eddy currents in the controlled connection of current-carrying buses, induced in it when applied to the exciting winding of the AC converter, measurements of the signals of the measuring winding of the converter are carried out, which are detected and fed to the digital indicator of the control device, characterized in that the measurements are carried out at two frequencies f 1 and f 2 in two stages, at the first of which measurements are carried out at such a frequency that the depth of penetration of the excited vortex currents were less than the depth of soldering defects in the connection of current-carrying buses and the readings of the eddy-current device depended only on the external geometric dimensions of the controlled connections of the busbars, at the second stage measurements are carried out at such a frequency that the depth of penetration of air of the induced eddy currents was at least half the thickness of the monitored connection of current-carrying buses, to detect soldering defects regardless of their location along the thickness of the monitored connection, the signals of the measuring winding of the transducer are recorded at two frequencies, for subsequent detection and supply to the digital indicator of the control device, the degree of soldering of the monitored the busbar connections are calculated based on the readings of the eddy current device obtained in the first and second stages. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что степень пропаянности X контролируемого соединения токоведущих шин рассчитывают по формуле: X=X2+(A1к)-ΔВ/ΔА, где:2. The method according to claim 1, characterized in that the degree of soldering X of the controlled connection of the busbars is calculated by the formula: X = X 2 + (A 1 -A to ) -ΔB / ΔA, where: Х2 - показания вихретокового устройства на частоте f1, полученные на контролируемом соединении токоведущих шин;X 2 - readings of the eddy-current device at frequency f 1 , obtained at the controlled connection of the current-carrying buses; A1 - показания вихретокового устройства на частоте f1, при измерении на соединении токоведущих шин с пропаянностью 100% с номинальной толщиной t и минимально возможной высотой h;A 1 - readings of the eddy current device at a frequency f 1 , when measured at the connection of current-carrying buses with 100% soldering, with a nominal thickness t and a minimum possible height h; Ак - показания вихретокового устройства на частоте f1, при измерении на контролируемом соединении токоведущих шин;And to - readings of the eddy-current device at a frequency f 1 , when measured at a controlled connection of current-carrying buses; ΔВ - разность показаний вихретокового устройства на частоте f2, на образцах с пропаянностью 100% и имеющих разные геометрические размеры; ΔВ is the difference between the readings of the eddy current device at a frequency f 2 , on samples with a soldering rate of 100% and having different geometric dimensions; ΔА - разность показаний вихретокового устройства на частоте f1, на образцах с пропаянностью 100% и имеющих разные геометрические размеры.ΔА is the difference between the readings of the eddy current device at a frequency f 1 , on samples with a soldering rate of 100% and having different geometric dimensions.
RU2019131995A 2019-10-09 2019-10-09 Method for eddy-current quality control of soldering of connections of busbars of superconducting electromagnets RU2726910C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019131995A RU2726910C1 (en) 2019-10-09 2019-10-09 Method for eddy-current quality control of soldering of connections of busbars of superconducting electromagnets

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019131995A RU2726910C1 (en) 2019-10-09 2019-10-09 Method for eddy-current quality control of soldering of connections of busbars of superconducting electromagnets

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2726910C1 true RU2726910C1 (en) 2020-07-16

Family

ID=71616629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019131995A RU2726910C1 (en) 2019-10-09 2019-10-09 Method for eddy-current quality control of soldering of connections of busbars of superconducting electromagnets

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2726910C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050207468A1 (en) * 2004-03-16 2005-09-22 Mccullough Robert W Inductively heated transient thermography method and apparatus for the detection of flaws
US20090167298A1 (en) * 2006-03-10 2009-07-02 European Advanced Superconductors Gmbh & Co., Kg System and method for the nondestructive testing of elongate bodies and their weldbond joints
RU2567736C1 (en) * 2014-08-07 2015-11-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук (ИФМ УрО РАН) Non-destructive examination of current-carrying connections soldering
RU2590940C1 (en) * 2015-04-01 2016-07-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорации по атомной энергии "Росатом" Through-type eddy current converter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050207468A1 (en) * 2004-03-16 2005-09-22 Mccullough Robert W Inductively heated transient thermography method and apparatus for the detection of flaws
US20090167298A1 (en) * 2006-03-10 2009-07-02 European Advanced Superconductors Gmbh & Co., Kg System and method for the nondestructive testing of elongate bodies and their weldbond joints
RU2567736C1 (en) * 2014-08-07 2015-11-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук (ИФМ УрО РАН) Non-destructive examination of current-carrying connections soldering
RU2590940C1 (en) * 2015-04-01 2016-07-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорации по атомной энергии "Росатом" Through-type eddy current converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7705589B2 (en) Sensor for detecting surface defects of metal tube using eddy current method
JP3119854B2 (en) Method and apparatus for checking a defect state such as a short circuit of a stratified core of an electric machine
CN108037181B (en) Lead sealing eddy current flaw detection device and method for high-voltage cable
Gutten et al. Maintenance diagnostics of transformers considering the influence of short-circuit currents during operation
US4352065A (en) Nondestructive electromagnetic inspection of pipelines incorporated in an electrically closed loop
Cabanas et al. Insulation fault diagnosis in high voltage power transformers by means of leakage flux analysis
RU2726910C1 (en) Method for eddy-current quality control of soldering of connections of busbars of superconducting electromagnets
RU2584726C1 (en) Method of measuring parameters of cracks in non-magnetic electroconductive objects
Hamzehbahmani et al. Interlaminar insulation faults detection and quality assessment of magnetic cores using flux injection probe
CN113109432A (en) Pulse eddy current detection device for lead sealing part of cable connector and application method thereof
Kogan et al. Eddy current quality control of soldered current-carrying busbar splices of superconducting magnets
Kogan et al. Improving the reliability of eddy-current quality control of soldering in current-carrying copper joints and expanding the nomenclature of inspected joints in energy equipment
Kogan et al. Eddy-current quality control of soldering of current-carrying joints in electrical machines. II. Experiment
Barbosa An eddy current sensor for conductor inspection on energized power lines
JPS6180039A (en) Method and device for monitoring structure and measuring head used for said method
RU2567736C1 (en) Non-destructive examination of current-carrying connections soldering
Cao et al. Research on eddy current testing technology for lead seal crack defects of high voltage cable
Kogan et al. Eddy current NDT of soldering current-carrying connections of electrical machines
Hamzehbahmani et al. An overview of the recent developments of the inter-laminar short circuit fault detection methods in magnetic cores
Kogan et al. Quality Control of Soldering of Side Walls of Clamps in Current-Carrying Connections of Electric Machines Taking into Account the Influence of Their Sizes
Kogan et al. Eddy Current Quality Control of Soldering in Superconducting Current-Carrying Joints with Allowance for the Effect of Cross Section Variations on Testing Results
RU2590940C1 (en) Through-type eddy current converter
Nonaka et al. Magnetic nondestructive detection of distribution-line deterioration
Nonaka et al. Nondestructive detection of cracks in a distribution line by evaluating magnetic field distribution
CN214895021U (en) Cable joint lead sealing position pulse eddy current detection device