1、国JB 5778 91 1991 10 17发布19921001实施中华人民共和国机械电子工业部发布中华人民共和国机械行业标准JB 5778-91 高频感应加热电源装置输出功率测量方法1 主题内容与适用范围本标准规定了高频感应加热电源装置(简称电源装置输出功率的测量方法。本标准适用于高频振荡器的输出频率高于10kHz用于表面与局部加热洋火、透热、熔炼和焊接等各种感应加热电源装置输出功率的测量。2 引用标准GB 1800 公差与配合总论标准公差与基本偏差GB 2900.23 电工名词术语工业电热设备GB 5959. 1 电热设备的安全第一部分通用要求ZB Y270 工业玻璃温度计和实验玻璃温度计
2、3 术语除下列术语外，本标准中所用名词术语的定义可参见GB2900.23和GB5959.1第2章.3. 1 高频振荡器指工作频率在10kHz以上的一种电子变频器，宫是电源装置的重要组成部分。常用频率在25kHz和5MHz之间，输出功率从几瓦特起至几兆瓦。3.2 输入功率指电源装置从电源网络中取得的功率，它与高频振荡器输出端子上连接的负载有关.3.3 额定输人容量指电源装置在额定电压、额定电流和额定输出功率条件下的视在功率。3.4 输出功率指电源装置运行时连接在高频振荡器输出端子上负荷所吸收的功率。3. 5 额定输出功率指电源装置在额定工作条件下运行时，其振荡器的输出端子处于最佳匹配状态下持续不
3、断给出的功率。3.6 振荡器输出端子指高频振荡器与感应器直接连接或通过一个变换环节(或一个中继线与感应器相连接的端子。该变换环节(或中继线)是高频振荡器的组成部分。3. 7 ;tl头量热计的一个组成部分，它具有一定的测量特性和材料特性，被测的高频电能通过它而转换成热量。3.8 电极指供电用的，置于作为测量用的高频电阻的电解槽里的导电零件。电极一般由金属制成，视情况也可由石墨制做。3.9 混合室指一注满水的小室，经过混合使室内各处的水温均匀一致。机械电子工业部1991-10-17批准1992-10-01实施1 J8 S77891 4测量方法及其原理进行感应加热时，当电源装置的输出频率高于10kH
4、z或者其功率因数cos低于O.5时，就无法直接测定输出功率。电源装置的负荷是通过一个复数阻扰电抗和电阻来表征的.在确定电源装置输出功率时必须采用等效方法，等效方法考虑了电抗和电i盟等元件(例如感应器和U形管的电感器。测量方法分为光电法和量热法。4. 1 光电法光电法用于测量5kW以下的输出功率。测量时，在振荡器输出端子上按图I连接适当的白炽灯HI作为假负椅，并把附加电抗元件(兀和X.)调谐到最佳的阻扰匹配，以取得所需的输出功率.然后在振荡器工作稳定后测量自炽灯的温度，同时在电压可调的工频电源两端连接一组同样规格型号的灯泡凡，并将电压调到使H.的亮度与日1相同，测得流经灯泡凡的电流和电压，其乘积
5、所给出的消耗功率也就是电源装置的输出功率.对于较大的功率，可以用多个白炽灯来并串联，但必须注意避免各灯泡的温度也调可能出现的不一致，尤其是在工作频率较高时，这将影响到测量的准确性。考虑到绝缘强度和较好的可比性，这些灯泡所加最大电压应取其额定电压的70%.温度测量仪表不得受高频电磁场的干扰影响，典型的测温仪表可选用比色高温计，测量误差应不大于5%。勺一i I I X, V X1 -j_一1,-T -., u- 一_1_. 因1光电法原理固XX，一一附加电抗，T一一调压自桐变压器，U一一电源电压.220V. 50Hz I 111一一灯电流AI 4.2 量热法量热法用于测量1.5kW以上的输出功率-
6、4.2.1 锥形量热计法昆、比一-tF比较用的自炽灯，Un，-一振萄器高频电压，Un一一灯电压V, I 锥形量热计法的原理及测头结构如图2、图3所示.2 J85778-91 7 6 8 i i 5 2 l寸锥形量热it法功率测量原理图3一一旁通阀I4一-出水口，7 一感应器;8一一绝缘水管至少60cm*九固22一一温度传感楞g6一一测头:1一一选水口$5一一温度传感器:丁dsii 11 I 肉、句u叫lilj止导!感应器的区域T ，F才才JA才JAld句3 锥形量热计测头结构固3JB 5778-91 用于加热温度低于居里点的量热计，其测头可用碳素钢板制做z而用于加热温度超过居里点的量热计，则其
7、测头可用黄铜或奥氏体钢制做.测头由一锥度为10。的圆锥体和一圆柱体构成.圆柱体的长度为感应线圈长度的1.8倍，其直径根据每平方厘米承受500W最大允许负荷而定.测头的尺寸参数按表1规定.表1锥形量热计的结构尺寸及技术参数mm 规格领定输出功率d, d , d3 d, d, b c $, kW max $, l 9 16 6 10 17 57 67 3 1. 5 2 20 25 10 15 21 81 91 4.5 1. 5 15 3 100 55 20 30 34 159 169 10 3 4 350 100 40 48 48 276 286 20 3 一注g公差按GB1800中ITl4的规定
8、.感应器由-!或数臣电解铜管绕制。感应器的内径比测头中圆柱体的直径最多能大10mm，感应器和测头之间应可相互移动，以便调节功率的大小。感应器和测头应串联在同一水循环系统中，必要时对感应器可附加一旁通阀(见图2)。4.2.2 水电阻法该方法是将两个电极安置在流水经过的一个绝缘容器中，并在电流直接通过水传递时测量输出功率.测量时把水电阻装置和可调电感器并接于振荡器的输出端子上.水电阻装置的结构如图4所示。8 飞、气飞1 2 -一 7 h 5 4 3 因4高频功率测量用水电阻装置1一一混合室，2一一水位，3一一出水口，4一一进水口，5一一绝缘容器6一一非磁性导体电极，7一-与振荡器输出端子相连接的接
9、线端子，8一一绝缘调节板.为避免形成气泡，电极的最大负荷为200W/c时，电极的最小间距为10mm，电极间距越大，端接电阻就越大。为便于进行功率调节，可通过改变电极在水中的插入深度来取得合适的电阻参数。考虑电极能承受的最大负荷情况，变化可达到1I 4。电极应采用非磁性材料，如铜或奥氏体钢。水的电导率应在300-500s/cm之间，混合室的容量应不小子每分钟水流量容积的1/10.可调电感器为用一个U形电解铜管，起负荷阻抗无功分量的作用.铜管外径最小为8mm，电感可通4 JB 5778-91 过一滑块来进行调节(见图5).电感和水电阻从供水角度来看应是串联的，从电的角度看应为并联。必要时电感可附加
10、一旁通阀，电感的标称值为400nH.U形可调电感的标称尺寸与功率P的关系按表2规定。在测量时要确定使用的有效导体的长度1(见图5)1 2 3 4 气Zl - .t I 5-6一/ 一图5可调电感器I一一出水口，2一一与振荡器输出端子相连接的接线端子，3 铜制可调滑块，4一一铜制管状导体，5一一进水口，6一一与振荡器输出端子相连接的接线端子。表2可调电感的标称尺寸与功率P的关系功率导体中间距离导体直径电感量与有效导体长度之比P a d L/l kW 口1m四3口BnH/cm 8 15 8 5 5-60 30 15 40-200 90 24 8 4.3 极限值4.3. 1 光电法白炽灯加的最大电压
11、不应超过其额定电压的70%。4.3.2 锥形量热计法a. 锥形测头的最大负荷不应超过500W/cm; b. 水流量Q由量热汁的允许功率来决定，并应至少达到32L/min kW; C. 进水温度不应超过35C;d. 出水温度不应超过60C;e. 进出水温差不应低于10C。4.3.3 水电阻法a. 电极的最小间距为10mm;b. 水的电导率应在300-500s/cm之间g已有关进、出水的流量和温度的规定与第4.3.2条b-e项相同。4.4 温度测量温度用热电偶、热敏电阻或者选用符合ZBY270标准的普通用玻璃棒形酒精温度计来测量，并应采取适当的措施，使其不受高频电磁场干扰的影响。测温点与感应器间的
12、距离应是感应器直径仇的3倍(见图5 3)，但最大不得超过1m。5测量J85778-91 5. 1 测头、电极或臼炽灯必须根据所测输出功率的大小来适当地选择见表1和表2).5.2 测量必须在测试设备处于稳定工作状态下进行.测量时水压和水流量必须保持稳定，测量仪表不允许受到高频电磁场的干扰。5.3 测量点为高频振荡器的输出端子.6 测量计算6. 1 功率计算公式PHf = 0.06978 Q (T2 -T，)电O.072Q (T2 - T ,) . . . . . (1) 式中:PHF一-高频输出功率，kW;Q 一一水流量，L/min; T , 一一进水温度，C , T2 一一出水温度，C. 6.2量热计的精确度测量误差8按(2)式计算sa = .; q2 + r + r . q2 . . . . . . . . . . (2) 式中:q一一水流量实测值的偏差56 r一一温度实测值的偏差.量热计的测量误差不应大于土5%。附加说明s本标准由全国工业电热设备标准化技术委员会提出并归口.本标准由辽宁电子设备厂和西安电炉研究所负责起草。本标准主要起草人钟瑞章、刘西萍、李景方.
