[广州精源电子]逆变电阻点焊电源焊接电流与电压的测量技术
中频点焊电流测量方案
中频点焊电流测量方案一、引言中频点焊技术是一种高效、高质量的焊接方法，广泛应用于汽车制造、家电生产等领域。
在点焊过程中，电流的测量和控制对于焊接质量至关重要。
准确测量中频点焊电流不仅能够保证焊接质量，还能提高生产效率，降低能耗。
本文将介绍一种中频点焊电流测量方案，该方案具有高精度、高稳定性和易于实现等优点。
二、测量方案1.测量原理中频点焊机通常采用逆变技术将工频交流电转换为中频直流电，为焊接过程提供所需的电流和电压。
本测量方案基于霍尔效应原理，采用霍尔电流传感器对中频点焊机输出的电流进行实时测量。
霍尔电流传感器具有测量精度高、线性度好、频带宽、抗干扰能力强等优点，适用于中频点焊电流的测量。
2.传感器选型与安装根据中频点焊机电流测量要求，选择合适量程的霍尔电流传感器。
传感器安装时应尽量靠近点焊电极，以减小线路损耗和误差。
同时，应确保传感器与点焊机之间的连接线具有良好的屏蔽效果，以降低电磁干扰对测量精度的影响。
3.数据采集与处理采用数据采集卡对霍尔电流传感器的输出信号进行采集，并将模拟信号转换为数字信号。
在数据采集过程中，应合理设置采样频率和滤波器参数，以保证采样的实时性和准确性。
采集到的数据通过计算机进行处理，包括数据预处理、误差补偿和计算等。
利用适当的算法对数据进行处理，提取出焊接过程中的电流值。
4.实时监控与显示为方便操作人员实时掌握焊接电流状态，本方案采用人机界面（HMI）进行电流的显示和控制。
HMI可实现电流值的实时显示、历史数据查询、异常报警等功能。
操作人员可通过HMI对焊接过程进行监控，及时调整焊接参数，确保焊接质量。
5.数据存储与分析为便于后续的质量控制和工艺优化，本方案采用数据库对测量数据进行存储。
数据库设计应考虑数据的准确性、一致性和安全性。
同时，采用数据分析软件对历史数据进行挖掘和分析，找出焊接过程的规律和潜在问题，为工艺改进提供依据。
三、结论本文介绍的中频点焊电流测量方案具有高精度、高稳定性和易于实现等优点。
电压与阻抗的测量技术与方法
电压与阻抗的测量技术与方法1）测量特点；电压测量：①频率范围宽；电子电路中电压的频率可以从直流到数百兆赫范围内变化，对于甚低频或高频范围的电压测量，一般万用表是不能胜任的。
②电压范围广；电子电路中，电压范围由微伏级到千伏以上高压，对于不同的电压档级必须采用不同的电压表进行测量。
③存在非正弦量电压；被测信号除了正弦电压外，还有大量的非正弦电压。
如用普通仪器测量非正弦电压，将造成测量误差。
④交直流电压并存；被测电压中常常是交流与直流并存，甚至还夹杂有噪声干扰等成分。
⑤要求测量仪器有高输入阻抗；由于电子电路一般是高阻抗电路，为了使仪器对被测电路的影响减至足够小，要求测量仪器有高的输入电阻。
阻抗测量：①保证测量条件与工作条件尽量一致；测量时所加的电流、电压、频率、环境条件等必须尽可能接近被测元件的实际工作条件，否则，测量结果很可能无多大价值。
②了解RLC的自身特性；在选用RLC元件时就要了解各种类型元件的自身特性。
例如，线绕电阻只能用于低频状态；电解电容的引线电感较大；铁芯电感要防止大电流引起的饱和。
2）测量原理；①电压测量：绝对误差Ux=(Rv/(Rv+Ro))·Uo△U=Ux-Uo相对误差γ=△U/Uo=(Ux-Uo)/Uo=Rv/(Ro+Rv)-1=-Ro/(Ro+Rv)要减少误差，就必须使电压表的输入电阻Rv远大于Ro。
②电阻测量：Z=U/I=R+JX=ZEjw=Z(cosa+jsina)Z=R2+X2开根号A=arctg X/R3）测量方法；①电压测量：1.高内阻回路测量直流电压，2.检波放大式电压表测量交流电压，3.放大检波式电压表测量交流电压。
（1）输入电阻的测量用替代法测量输入电阻用换算法测量输入电阻Ri=(Ui/Us-Ui)*RRi=(Uo2/Uo1-Uo2)R（2）.输出电阻的测量Ro=(Uo/UoL)*Rl4）注意的问题；①电压测量1.测量直流电压时要减少误差，就必须使电压表的输入电阻远大于输出电阻，为了提高仪表输入电阻和有利于弱直流信号电压的测量，在电压表中常加入集成运算放大器构成集成运放型电压表，如果再加上场效应管电路作输入级，则可构成一种高内阻电压表，2.检波放大式电压表放大器放大的是直流电压，所以对放大器的频率响应要求低，检波二极管导通时有一定起始电压（死区电压），使刻度呈非线性；此外，还存在输入阻抗低，直流放大器有零点漂移，因此灵敏度不高，不适宜测小信号，3放大检波式电压表测量电压的频率范围受放大器的频带的限制。
用补偿法测量电压、电流和电阻
实验3-3 用补偿法测量电压、电流和电阻电位差计是精密测量中应用最广的仪器之一，不但用来精确测量电动势、电压、电流和电阻等，还可用来校准精密电表和直流电桥等直读式仪表，在非电参量（如温度、压力、位移和速度等）的电测法中也占有重要地位。
【实验目的】1. 掌握补偿法原理，了解其优缺点。
2. 掌握UJ-31型直流电位差计的原理、构造及使用方法。
3. 学会用UJ-31型电位差计来校准微安表及测量其内阻。
【仪器用具】滑线式电位差计一套、UJ-31型直流电位差计一台、检流计一台、标准电池、工作电源、待测电池、微安表头、直流电阻箱。
【实验原理】电压的测量一般用伏特表来完成。
由于电压表并联在测量电路中，电压表有分流作用，会对原电路两端的电压产生影响，测量到的电压并不是原电路的电压。
用电压表测量电源电动势时，由于电压表的引入，电源内部将有电流，而电源一般有内阻，内阻将有电压降，从而电压表读数是电源的端电压，它小于电源的电动势。
由此可知，要测量电动势，必须让它无电流输出。
补偿法是电磁测量中一种常用的精密测量方法，它可以精确地测量电动势、电位差和低电阻，是学生会必须掌握的方法之一。
滑线式电位差计、UJ-31型电位差计或学生型电位差计UJ-36等都是根据补偿法原理而设计的仪器。
补偿的电路原理图如图3-3-1所示。
由Ea 、K 、限R 和R 组成的回路称工作回路；由Es 或Ex 与检流计G 组成测量支路，与R 仪器组成测量回路。
在Ea>Es, Ea>Ex 时，选择适当的限R ，调节R 的滑点，可使检流计G 中无电流流过。
此时有S AC E V =。
在限R 不变的情况下，降Es 换成Ex ，再调节R ，若调节到C `位置使检流计无电流流过，则x AC E V =。
因此，有xSAC AC AC AC AC AC E E R R V R I V R I ===''' 即：S AC ACx E R R E '=(3-3-1) 测量支路中无电流流过，那么Es 或Ex 就是它们的电动势，由此可知电压补偿法测量电动势或电位差时比一般电表法更为准确。
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阻上并联积分回路. 本研究采用后一种方式 , 其等效 电路如图 2所示.
图 2 罗氏线圈外积分测量的等效电路 F ig. 2 O utside-integ ra l-m easure equiva lent circu it of R ogo sw ki
loop
在回路中 , 当积分电阻 RC >>R s 时 , 流经积分 回路的电流与线圈内的电流相比可以忽略. 同时由 于线圈自感很小 , 适当增大积分电阻时 , 忽略线圈的 自感压降 , 由等效电路可以得到
的值为
M =μNh ln(b /a) /2π
(4)
线圈自感的值为
L =NM =μN 2h ln(b /a) /2π
(5)
式中 :B 为线圈内部的磁感应强度 ;h 为骨架高度 ;a
为骨架内径 ;b为骨架外径.
1.2 罗氏线圈测量电流的方法
由罗氏线圈的测量原理可知 , 当一次侧母线加 载电流为 I(t)时 , 罗氏线圈 产生感应电动势. 根据 罗氏线圈的应用方式不同 , 在罗氏线圈的出口接上 不同的元件以及选用不同的元件参数时 , 形成罗氏 线圈几种测量方案 , 主要有自积分和外积分两大类. 外积分又包含两种测量方式 :一种是将阻容积分回 路直接串联到线圈两端 ;另一种是在线圈的采样电
罗氏线圈的采样电流信号和经积分电路处理后 的电流信号比较如图 5所示. 图中 1 为罗氏线圈的 采样电流波形 , 2为积分还原后的电流波形. 从图中 可看出 , 从罗氏线圈出来的信号是有正负的 , 是焊接 电流的微分信号 , 经积分电路处理后可把它还原成 逆变电阻点焊电源的原本信号. 逆变电阻点焊电源 的电流信号是一种接近直流的信号 , 在直流信号上 带有 2倍逆变频率的纹波. 比较图 5(a)、(b)可看 出 , 随着脉宽设定的减小电流值减小 , 这是由于脉宽 变小 , 主电力开关管的导通时间变短 , 输出电流就变 小. 但即使在小电流情况下 , 输出仍为稍微脉动的直
电压与电流测量步骤讲解
稳压电路工作原理
限流电阻 R
较平滑直流电 Ui
恒定直流电
V
RL
URL
由稳压二极管的反向特性确定，当输入电压Ui大 于V的反向击穿电压时，V反向击穿，在允许
的反向电流范围内，经稳过稳压压后二极管两端的电压保 持定值较。平滑这直流个电U定i 值t 就是稳压二极恒定管直流稳电U压RL 值t 。
URL=稳压二极管稳压值
3.1.1、直流电源与三极管静态工作点的测量 3.2.1、单相半波、电容滤波、稳压管稳压电路 3.2.2、负载变化的单相全波、电容滤波、稳压管稳压电路 3.2.3、单相全波、电容滤波、稳压管稳压电路 3.2.4、负载变化的单相半波、电容滤波、稳压管稳压电路 3.2.5、单相桥式整流、电容滤波电路 3.2.6、单相桥式、电容滤波、稳压管稳压电路 3.2.7、负载变化的单相桥式、电容滤波、稳压管稳压电路 3.2.8、单相桥式整流、RC滤波电路 3.2.9、镍铬电池充电器电路
IX
档位（满刻度值）指针偏转格数 50
（mA或 μA）
5. 当前电流值测量完毕后，必须立即将当前电流的短接插头插回原
处，否则会影响其他参数的测量，并会影响电路的正常工作。
各试题万用表选择一览表
试 题
U2
UC、 UZ、 UO、 UCE
U3 ～ U6
UO1、 UO2
I
IZ
IO
IB
IC
3.1.1
—
— 50μA 5mA
3.1.1 直流电源与三极管静态工作点的测量
输入的交流电经过二极管半波整流，得到脉动直流 电，再经过电容滤波，得到较平滑的直流电，最后经 过稳压二极管稳压，输出稳定的直流电压给三极管放 大电路作为电源。
电阻电路的电流测量与校准
电阻电路的电流测量与校准导言：电量的测量是电气技术中的重要部分，而电流作为最基本的电量之一，在电路实验和应用中起着至关重要的作用。
而电流的测量与校准在电子设备的运行与维护中也起着举足轻重的作用。
本文将探讨电阻电路的电流测量与校准的原理、方法及步骤。
一、电流测量原理为了准确测量电流，我们需要使用安培表（Ammeter）。
安培表的原理是基于安培力的测量，即运用示波器、电流表等电子设备来测量电流。
在电流测量中，电路中的电阻R将产生电压降。
根据欧姆定律，电流I可以通过测量电阻两端的电压V和电阻值R来计算得出：I = V / R 。
二、电流测量方法1. 直流电流测量直流电流测量是指测量电流为恒定值的情况。
使用直流电流表进行测量时，将电流表连接在被测电路中，注意并联接在电路中会影响所测得的电流。
接线完成后，根据电流表的量程选择合适的档位进行测量。
测量时需注意示数不超过量程上限，以防止烧毁测量仪器。
2. 交流电流测量交流电流测量是指测量电流随时间变化的情况。
在交流电流测量中，我们需要使用交流电流表进行测量。
交流电流测量有两种方法：a) 真有效值测量：真有效值是指在交流电流中的平均功率与相同大小的直流电流所产生的功率相等时的交流电流大小。
通过将交流电流表选择在交流电流范围档位上，即可直接测量交流电流的真有效值。
b) 极值法测量：在电路中串联一个测量电阻，利用安培表测量该电阻两端的电压并记录。
然后通过计算该电阻两端的测量电压和电阻的比值，即可得到电流的真有效值。
三、电流校准步骤在进行电量测量前，电流的校准非常重要，以确保测量结果的准确性。
以下为电流校准的一般步骤：1. 连接校准电路：将电流源与待校准仪表相连接，并确保连接正确且牢固。
2. 设定校准电流值：根据实际需求，设定电流源的输出值。
此时，可以使用稳压电源源电压和连阻的辅助电路来生成校准电流。
3. 调整校准仪表：使用校准电路提供的电流值，调整待校准仪表的刻度，使其指示与校准电路提供的电流值一致。
数显系列逆变点焊电源说明书(16K版)
邮编/P.C.：510730
广州市精源电子设备有限公司简介
公司座落于广州经济技术开发区留学人员创业园，以高新技术为依 托，专业从事精密电阻点焊、缝焊、对焊、热压焊等高性能电阻焊机的 研究、生产、销售。
广州市精源电子设备有限公司自主研发生产的 JYD 系列逆变直流 电阻焊机应用了当今最先进的逆变电源技术及微电子控制技术，是一种 精密的电阻焊电源设备，具有控制精确、工艺适应性广且节能、高效、 稳定、操作简便等特点。
公司拥有多名资深阻焊工艺专家，可为客户提供优化而且贴身的精 密阻焊解决方案，可为客户免费打样，热忱欢迎有精密阻焊等微连接难 题的客户来电垂询，咨询热线：020-82222112。
目录
1. 使用注意事项................................................................................................................. - 1 1.1 安全注意事项 ............................................................................................................ - 1 1.2 使用前注意事项........................................................................................................ - 1 1.3 使用环境注意事项 ................................................................................................... - 1 1.4 安装注意事项 ............................................................................................................ - 1 1.5 搬迁及运输................................................................................................................. - 1 -
电阻点焊电流和压力信号的在线测量
出电压值 的一 元线 性 回归 方程如 图 ５所示 。
Ｕ ｏ 去
（ ９ ）
式 中
为输 入 电压 ｝ 为 输 出 电压 ； Ｆ为 压 力 ；
专厝讨论
李
强等 ： 电阻 点 焊 电 流 和 压 力 信 号 的在 线 测 量
第 ６期
输 出 电ｊ ／ ｋｘｍｖ
图 ５ 压 力传 感器 标 定
Ｆｉ ５ Ｃ ａｉ ａ ｉ ｄｉ ｒ ｍ ｆｔ ｒ ｓ ｕｒ ｅ ｏｒ ｇ． ｌｂｒ ｔｏｎ ａｇ ａ ｏ ｈｅ ｐ ｅ ｓ ｅ ｓ ｎｓ
（） ８
３ 传 感 器 标 定
应 用 不 同 的焊 接 电 流（－ ２ｋ ） 不 同 的焊 接 ３ １ ａ 和 压力（￣ ．ｋ ） １ ４ Ｎ 对工件进 行焊接 ， ５ 采用德 国 Ｍａ ｓｈ ｋ ｔ ｃｅ ｕ 公 司生 产 的 Ｓ Ａ Ｚ １ｍａ ０ Ｐ Ｔ Ｍｕｔ ｔ ４型 电 阻焊 过程 信 息 ｉ ｅ
电流榆测装置
式中
Ｋ 为 电阻应变 的灵 敏度 ； ￡ 为轴 向应 变 。
由 材 料 力 学 可 知
Ｓ ４ ６ Ｓ ９ Ａｌ
ｓ者 ｘ
所 以
（ ５ ）
电 极 头
Ｒ 斋 —Ｅ Ａ
＝
（ ６ ）
图 ２ 电 流 传 感 器 安 装
Ｆｉ ． Ｉ ｓａ ｌ ｔｏ ｉ ｇ ａ ｏ ｅ ｃ ｒ ｅ ｔｓ ｎ ｏ ｇ ２ ｎ ｔ ｌ ｉ ｎ ｄ ａ ｒ ｍ ｆｔ ｕ ｒ ｎ ｅ ｓ ｒ ａ ｈ
据 电 阻 公 式
＝ｐ ：｜ ｐ
电路中的电流计算和电压测量
电路中的电流计算和电压测量电流（Current）和电压（Voltage）是电路中两个重要的物理量，它们的准确计算和测量对于电路分析和电子设备的正常运行至关重要。
本文将介绍电路中的电流计算和电压测量的基本原理和方法。
一、电流计算在电路中，电流是电子的流动，是描述电荷流动的物理量。
根据欧姆定律，电流与电压和电阻之间存在着特定的关系，可以通过以下公式进行计算：I = V / R其中，I表示电流（单位为安培A），V表示电压（单位为伏特V），R表示电阻（单位为欧姆Ω）。
根据这个公式，我们可以根据已知的电压和电阻来计算电流。
例如，如果一个电路的电压为12V，电阻为4Ω，则电流的计算可以表示为：I = 12V / 4Ω = 3A这样，我们就得到了电路中的电流为3安培。
二、电压测量电压是描述电势差的物理量，用于衡量电路中的电能大小。
在电路中，我们通常使用电压表（也称为伏特表）来测量电压值。
电压表的原理是基于电流测量的，它通过连接在电路中，利用欧姆定律测量通过它的电流，然后根据欧姆定律反推出电压值。
在测量电压时，需要注意一些细节。
首先，电压表的量程要根据所测电压的范围选择合适的量程档位。
其次，测量时需要注意正确的接线方式，将电压表的正负极正确连接到电路的相关位置。
最后，要注意读数的准确性，避免误差的产生。
三、实例分析为了更好地理解电流计算和电压测量的应用，下面举一个实例进行分析。
假设有一个简单的电路，由一个电源（电压为9V）和一个电阻（阻值为3Ω）组成。
我们希望计算电路中的电流和测量电压。
根据上述的电流计算公式，我们可以得到电路中的电流为：I = 9V / 3Ω = 3A这意味着电路中的电流为3安培。
而要测量电压，我们可以使用合适量程的电压表，并正确地连接到电路中。
在这个实例中，我们将电压表的正极连接到电源的正极，负极连接到电源和电阻的连接点。
通过读取电压表的示数，我们可以得到电路中的电压。
值得注意的是，当电压表内阻很大时，与电路中的电阻相比可以忽略不计，此时电压表的示数即为电路中的电压。
[精品]逆变焊机的电能质量和检测
逆变焊机的电能质量和检测逆变焊机的电能质量和检测摘要：随着电力电子技术的发展，新型大功率器件不断出现，逆变技术得到了快速发展。
逆变技术引入焊接领域后，又促进了弧焊电源的发展。
逆变弧焊机的核心是逆变弧焊电源。
目前逆变焊机已成为市场主流，但其接入电网后会对电能质量产生影响，影响电网的安全、稳定，还会对其他用电设备产生一定程度上的不利影响。
同时电能质量又会影响焊机的正常运行。
因此开展电能质量检测很重要。
本文针对这些影响和电能质量的检测进行了分析，对逆变焊机的质量提高、电能质量的检测和改善以及逆变焊机的节能检测有一定的指导作用。
关键词：逆变焊机电能质量检测中图分类号：TG433 文献标识码：A 文章编号1672-3791（2014）05（a）-0119-02 电焊机是现代工业必不可少的重要工艺装备。
随着科学技术的发展，各种性能优良的功率器件相继出现，逆变技术得到了迅猛发展。
由于具节省铜、硅钢片等原材料，大幅度降低制造成本，减少电耗，改善焊接性能，易于实现智能化、自动化等特点，逆变焊机自问世以来得到了广泛应用。
目前，发达国家和中国的许多焊机制造企业几乎全部进入到逆变式焊机时代。
随着科学技术和国民经济的发展，对电能质量的要求越来越高，电网电能质量的好坏直接影响到逆变焊机的工作质量、工作效率甚至能否正常工作；另一方面由于逆变焊机其电源部分带有整流逆变环节，在作业过程中其输入、输出电流存在非正弦、非周期现象，使电网中产生大量的高次谐波，引起电网电压波形畸变或电压波动和闪变，对供电电能质量造成干扰或污染，对其他邻近设备产生严重影响。
1 逆变焊机原理逆变焊机其原理为：工频交流电经整流、滤波后变成直流电，再通过大功率开关电子元件（如场效应管MOSFET或IGBT）的交替开关作用，把直流电逆变几千赫兹到几万赫兹的中频交流电压，经主变压器降压后，再经整流滤波获得平稳的直流输出焊接电流。
其工作过程简单表示为：工频交流-直流-中频交流-直流。
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电阻点焊广泛应用于汽车 、航空 、电子元件和各 种家用电器等产品的焊接. 点焊质量与点焊电源密 切相关. 过去几十年中 , 由于对点焊质量要求不断提 高 , 点焊电源从最初的单相交流电源到后来的电容 储能电源 、三相低频电源 、次级整流电源 , 再到逆变 电源 , 不断更新换代. 逆变电阻点焊电源具有良好的 焊接工艺性 、较高的动态响应速度和控制精度 , 以及 设备小型化等一系列优点 , 较好地满足了现代工业 的使用要求 , 已经成为当今电阻点焊电源的主要发 展方向 [ 1] . 目前国内外对逆变电阻点焊的研究掀起 了热潮 , 但是对目前广泛采用的直流输出的逆变电 阻点焊电源的焊接电流和电压的测量比较困难 , 至 今还没见到系统的研究和书面报道. 国外仅有的研 究 [ 2] 是对晶闸管半桥逆变器的各部 分电路波形进 行分析 , 该逆变器工作在谐振状态 , 次级输出为中频 交流电流 , 通过频率调节方式调节输出 , 与脉宽调制 (PWM )控制的直流输出逆变器有明显的区别 ;同时 也没有说明具体采用何种大电流测量方法. 因此 , 本 研究探索逆变电阻点焊电源焊接直流大电流的简便 有效的测量方法 , 并与焊接电压有效值测量一道构
M
dI dt
=(RL
+R s )i2
(6)
和
U0
=i2R s
=(R
MR s L +R
s)
dI dt
(7 )
在积分回路中 , 当 RC >>ω1C时 , 忽略积分电容
上的电压 UC , 可以认 为积分电 阻上的 电压 URC =
U0 , 这样流过积分回路的电流
iC
=URC RC
=URC0 , 则积分
电容上的电压为
58
华 南 理 工 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 )
第 33卷
逆变电阻 点焊电源的电压直接在两电极间测 量. 电压幅值与工件负载电阻有关 , 可直接测量范围 一般在零点几到几伏之间. 测量导线采用双绞线和 屏蔽 , 以减小干扰.
2 测试结果与分析
试验在 DBZ - 600 逆变电阻点焊电源上进行 , 该电源的逆 变频率为 1 kH z. 试验中 焊接参数设置 为 :电流缓升时间 2m s、通电时间 10m s, 电流参数通 过 PWM 脉宽调节 ;本试验采用脉宽占空比分别为 35%和 75%, 以比较不同脉宽条件下的电流变化规 律. 试验在短路和负载焊接的两种条件下进行 , 以反 映不同输出条件下的电流电压变化. 电流和电压波 形采用泰克公司 2012数字示波器观察和存储.
罗氏线圈的采样电流信号和经积分电路处理后 的电流信号比较如图 5所示. 图中 1 为罗氏线圈的 采样电流波形 , 2为积分还原后的电流波形. 从图中 可看出 , 从罗氏线圈出来的信号是有正负的 , 是焊接 电流的微分信号 , 经积分电路处理后可把它还原成 逆变电阻点焊电源的原本信号. 逆变电阻点焊电源 的电流信号是一种接近直流的信号 , 在直流信号上 带有 2倍逆变频率的纹波. 比较图 5(a)、(b)可看 出 , 随着脉宽设定的减小电流值减小 , 这是由于脉宽 变小 , 主电力开关管的导通时间变短 , 输出电流就变 小. 但即使在小电流情况下 , 输出仍为稍微脉动的直
图 4 罗氏线圈采样波形和电压波形 F ig. 4 W ave fo rm s o f Rogoswk i loop sam pling and vo ltage
图 5 罗氏线圈采样波形和积分波形 F ig. 5 W ave fo rm s o f R ogo sw ki loop samp ling and after integ ral
∫ ∫ UC
=1 C
iC dt
=1 C
U0 dt RC
= CRC
MR (RL
s
+R
s
)I
(8 )
由式 (8)可知 , 电容上的电压 与一次侧电流成
正比并且同相位. 而且用这种方式进行测量时 , 需要
增大积分电容 C 和积分电阻 RC 来减小误差.
1. 3 罗氏线圈测量方法的应用
本研究所设计的罗氏线圈后续处理电路以上述 测量方法为基础. 由于对于同一时间常数 t 或 RC之 积 , 采用运算放大器组成的积分器所产生的函数误 差是简单的 RC积分电路产生的误差的 1 /k (其中 k 是运算放大器开环放大倍数 ), 故 本研究中实际上 使用的是运算放大器组成的积分器. 为了减少积分 漂移等问题 , 本研究采取了选择温漂小的高性能集 成运放 、适当增大积分电容 , 以及每次焊接波形测量 后复零等措施. 所用的测量电路原理如图 3所示.
的值为
M =μNh ln(b /a) /2π
(4)
线圈自感的值为
L =NM =μN 2h ln(b /a) /2π
(5)
式中 :B 为线圈内部的磁感应强度 ;h 为骨架高度 ;a
为骨架内径量原理可知 , 当一次侧母线加 载电流为 I(t)时 , 罗氏线圈 产生感应电动势. 根据 罗氏线圈的应用方式不同 , 在罗氏线圈的出口接上 不同的元件以及选用不同的元件参数时 , 形成罗氏 线圈几种测量方案 , 主要有自积分和外积分两大类. 外积分又包含两种测量方式 :一种是将阻容积分回 路直接串联到线圈两端 ;另一种是在线圈的采样电
脉冲对应一个电流纹波 , 在不同脉宽设定的情况下 , 电流纹波的上升与下降有区别. 随着逆变电阻点焊 电源的脉宽变小 , 电流信号变小 , 电压信号变窄. 实 际应用中 , 要对电流信号的纹波进行处理 , 对电压信 号需要进行有效值变换.
2. 2 负载条件下的焊接电流与焊接电压
负载条件下焊接电流和电压与短路条件下相比
焊接电流和电压是电阻焊质量实时控制的两个 非常重要的参数 , 不管是 恒流监控法 、电极间电压 法 、动态电阻监控法 、能量监控法 , 还是正在探讨的 多参数监控都不可避免地要测量这两个参数. 逆变 电阻点焊电源是一种比较新型的点焊电源 , 有必要 对其电流和电压波形进行测量和分析. 其中一组的 测量结果见图 6.
图 3 逆变电阻点焊焊接电流测量 电路原理 F ig. 3 P rinc ip le c ircuit for we ld ing curren t m easurement of
RSW inve rter
积分后的信号为焊接大电流信号. 对逆变电阻 点焊的直流电流 , 由于积分时间常数与交流测量不 同 , 故可通过试验优化匹配各个参数.
收稿日期 :2004 - 09 - 02 *基金项目 :教育部留学回国人员基金资助项目 作者简介 :曹彪 (1963 - ), 男 , 副教 授 , 博士 , 主 要从事 焊
接电源及其智能控制研究. E-m a il:m ebcao@ scu.t edu. cn
成快速的单片机测试系统 , 为逆变电阻点焊电源的 进一步完善与发展奠定技术基础.
2.1 短路条件下的焊接电流与电压
2. 1. 1 罗 氏线圈电流 采样信号与 焊接电压信 号分析 焊接过程中罗氏线圈直接测量的电流信号和焊
接电压信号如图 4所示.
图中 1为电流波形 , 2为电压波形. 从图中可看 到 , 不管是电流信号还是电压信号 , 图 4(b)的脉宽 都比图 4(a)小. 在短路条件下 , 电极两端的电压信 号幅值很小 , 不足 0.5V, 主要是点焊机电极握杆 、电 极之间的各接触面的接触电阻压降. 从图中还可看 出 , 由于焊接回路的电感性 , 电流脉冲稍滞后于电压. 2. 1.2 罗氏 线圈 采样 信号 的积 分处 理结 果的 分析
阻上并联积分回路. 本研究采用后一种方式 , 其等效 电路如图 2所示.
图 2 罗氏线圈外积分测量的等效电路 F ig. 2 O utside-integ ra l-m easure equiva lent circu it of R ogo sw ki
loop
在回路中 , 当积分电阻 RC >>R s 时 , 流经积分 回路的电流与线圈内的电流相比可以忽略. 同时由 于线圈自感很小 , 适当增大积分电阻时 , 忽略线圈的 自感压降 , 由等效电路可以得到
文章编 号 :1000-565X(2005)07- 0056-05
逆变电阻点焊电源焊接电流与电压的测量技术 *
曹 彪 黄增好 曾 敏
(华南理工大学 机械工程学院 , 广东 广州 510640)
摘 要 :焊接电流与电压的准确测量对精密控制逆变电阻点焊电源和保证焊接质量至关 重要. 文中在分析各种大电流测量方法的基础上 , 采用罗氏线圈外积分测量方式对逆变电 阻点焊的焊接直流大电流进行测量. 对实测结果的分析和基于 M atlab 的建模仿真表明 , 该测量方式可以准确地获得焊接直流大电流信号. 文中还分析了不同电流设定和各种负 载条件下的焊接电流与电压的实测波形 , 结果表明焊接电流是稍带脉动的直流 , 而焊接电 压是明显脉动的 , 反映了电流与电压的动态信息. 关键词 :逆变电源 ;电阻点焊 ;焊接电流 ;焊接电压 中图分类号 :TG 403 文献标识码 :A
有一些差别 , 但特征和变化趋势相同. 限于篇幅 , 本 文只给出罗氏线圈的实测电流和电压波形 , 见图 7.
图 6 逆变电阻焊的焊接电流和电压波 形 F ig. 6 W ave form s o f inverted resistance spo t we ld ing current
1 电阻点焊电源的焊接大电流和电压 的测量方法
电阻点焊的焊接时间短 、电流大 , 对焊接过程中 的信号特别是电流信号的测量比较困难. 过去对交 流电阻焊的探索, 主要采用的方法包括分流器 法[ 3] 、霍尔元件法[ 4, 5] 、次级回路钢环应力法 [ 6] 和次 级回路空心线圈法又称罗氏线圈法 [ 7] 等. 罗氏线圈 法具有测量范围宽 、响应频带宽 、体积小 、安装方便 及生产成本低等优点 , 在电阻焊中可方便地用于测 量焊接回路的交流大电流 , 是目前用得比较普遍的 一种方法. 但是用该方法来测量逆变电阻点焊直流 大电流尚未见报道 , 直流电流信号的准确有效恢复 有待进一步探讨.