第3部分电流感应线圈征求意见稿

1、电阻焊 焊接电流的测量 第 3 局部：电流感应线圈 征求意见稿 1 范围GB XXXX 的本局部 指定了用 于焊接电流表或焊接电流测量系统， 作为电流传感器的环形电流感应线圈，从而对电阻焊电流进行监控。 线圈适用于频率为 50 Hz或60 Hz的交流电 以及直流电。2 标准性引用文件以下文件对于本文件的应用是必不可少的。 但凡注日期的引用文件， 仅注日期的版本适 用于本文件。但凡不注日期的引用文件，其最新版本包括所有的修改单适用于本文件。ISO 669 阻焊 电阻焊机 机械和电气要求 GB/T 8366-2004 ， ISO 669：2000， MOD ISO 17657-4 电阻焊 焊接电流

2、的测量 第 4 局部：校准系统3 术语和定义ISO 669 界定的以及以下术语和定义适用于本文件。3.1 电流感应线圈环形线圈current sensing coil toroidal coil多卷线线圈， 线被缠绕在一个横截面恒定的无磁铁芯上， 用于感测电流所产生的磁通量。 注：线圈围绕在一个导体上，所测电流将穿过该导体。3.2 基准电流感应线圈 reference current sensing coil 用于校准的、具有高于本局部所规定的高精度级别的准确度的电流感应线圈。3.3 转换系数 conversion coefficient 电流感应线圈的输出电压与焊接电流的比率，单位：mV/k

3、A。注：该值与所测电流的频率成比例，并采用 50 Hz 全波电流作为测试电流。3.4 频率响应 frequency response 说明试验电流的频率对转换系数的影响。3.5准确度 accuracy 转换系数的分散性和偏差。注：电流感应线圈的输出负载对转换系数值有较大影响。 如果积分器的输出负载和 / 或输入阻抗发生改 变，转换系数仍可能会出现偏差， 即使两台装置 均已分别在高精度级别下进行校准。4物理环境和运行条件除非另有规定，否那么焊接电流表应能在以下条件下运行：环境温度在+5oC至+40oC之间；相对湿度最高 95% ；海拔高度不超过 1000 m ；空气中含有气体、细尘、油雾、飞溅等

4、例如由普通弧焊或点焊作业所引起的环 境。如果运行条件与上述情况存在偏差，应由制造商和用户协商解决。5电流感应线圈的分级以及产品标记5.1电流感应线圈的级别电流感应线圈应根据结构、转换系数和测量准确度进行分级。表1为根据准确度所作的分级。表1电流感应线圈的分级分级测量准确度应用高精度级别满刻度的土 0.5 %实验室使用精度级别满刻度的土 1.0 %高精度系统的常规使用普通级别满刻度的土 3.0 %普通系统的常规使用5.2转换系数的标准值在50Hz全波交流电下，标准转换系数的额定值K应当为150 mV/kA、220 mV/kA和1.5V/kA。注：如果用不同的测试频率来确定转换系数，那么可使用7.

5、1所述公式1来对值进行转换。5.3产品标记产品应标注以下内容：根据结构类型所标识的设计类型；转换系数；精确级别；线圈规格 柔性型的长度和刚性型的内径。如果不需要参数值，那么可忽略长度标识。例如1 柔性、长度800 mm 50 Hz下的转换系数150 mV/kA、精度级。柔性800 mm 150 mV/kA ，50 Hz，1.0 级例如2 刚性、内径200 mm 60 Hz下的转换系数180 mV/kA、高精度级。刚性200 mm 180 mV/kA ，60 Hz，0.5 级6电流感应线圈要求6.1电流感应线圈及连接导线电流感应线圈、连接器以及连接导线从线圈到积分器 /放大器的设计应保证线圈仅

6、对通过线圈内导体的电流所产生的磁通量敏感。在整个线圈上，任何外部磁通量均不予测量。线圈的输出与所测电流波形的偏差成比例。如果采用一个柔性或刚性舱口型线圈，感应线圈的两端都应作好固定，端部之间不要留有空间或仅留少量空间。为防止波形畸变，应对连接导线和 连接器加以保护，防止受磁通量 影响，并具有较低的 电感 。应将低感应电阻 连接到连接导线的两端作为输出负载Rl。该值应处于200 Q与1 Q之间并保持恒定。6.2 转换系数电流感应线圈的额定转换系数应符合 5.2 要求。应按 7.1 所述方法采用全波电流对 额定 转换系数 进行检查和调节。 转换系数的分散性应采用基准电流表与数据采集系统， 或基准电

7、 流感应线圈与数据采集系统进行检查。应通过在线圈端部或连接导线端部插入一个小电阻 ra来予以校正，见图 A.1。不可通过调控输出负载值Rl来对系数值进行调节。如果用 60 Hz 交流电来检查线圈， 那么应当用 1.2= 60/50 来除该值， 从而获得 50 Hz 频率下的转换系数。与电流感应线圈相连接的积分器的输入阻抗会影响到转换系数值。对于数据采集系统，应当用一台高于500 kQ的高输入阻抗的装置来测量输出电压。50 Hz下显示的转换系数值可用于对 60 Hz 交流电的转换系数值进行检查和调节。 对于 60 Hz 交流电来说， 线圈上所标 记的转换系数根据 7.1 所述公式 1来计算。6.

8、3 测量准确度电流感应线圈的测量准确度应为表 1 中的一种， 并应根据 7.2所述方法采用 50 Hz 或 60 Hz 全波交流电进行检查。注：如果导电体位于位置 B、F或H上，或靠近图1中所示位置，那么可制造出具偏差小于1%能到达重复弯曲要求 1000 次重新安接的电流感应线圈。6.4 机械强度机械试验仅适用于柔性线圈。在50 Hz或60 Hz全波交流电下，根据732至736所述方法进行机械试验后，所测试线圈的测量准确度应符合表 1 要求。6.5 设置位置误差应在 50 Hz 或 60 Hz 全波交流电下， 按 7.4所述方法检查试验线圈的转换系数的分散性。 分散性和 /或偏差应在表 1 所

9、规定的测量准确度范围内。6.6 环境温度的影响环境温度对电流感应线圈的影响应按 7.5 所述方法进行评估。 转换系数的分散性和 /或偏 差应按 7.2所述方法测量，测量值应在表 1 所述的测量准确度范围内。6.7 覆盖材料的热特性电流感应线圈的覆盖物不应与被加热至 60oC 的导线相接触而受到损坏。 如果电流感应 线圈被安装在变压器内，那么线圈应能承受变压器的相应绝缘等级的温度。6.8 试验6.8.1 型式试验某些型式试验工程应按第 5 章要求在同一产品上进行：a结构；b转换系数试验；c测量准确度试验；d机械试验；e定位试验；f热性能试验；g触及试验。682验收试验a结构；b转换系数试验。7试

10、验程序7.1转换系数转换系数应采用基准焊接电流测量系统或采用符合ISO 17657-4要求的基准电流感应线©6试验用线圈;A-H导体位置;圈与数据采集组合的系统进行测量。通过一个适当的操作程序对该值进行调节。说明:1试验用线圈；2引岀线；3柔性线圈的固定件-刚性线圈的输岀连接器;a至电源；b至基准焊接电流表。图1电流感应线圈的布置例如及位置号试验应在50 Hz或60 Hz下采用全波交流电并在5 kA 10 kA范围内，在图1所示的位置B、D、F和H上进行。所测得的结果用50 Hz所对应的转换系数值表示。应按ISO 17657-4要求，至少每年对基准焊接电流表、基准电流感应线圈以及数据

11、采集 系统进行一次校准。如果试验所用电流频率不是50 Hz,那么应用公式1对转换系数值进行转换；例如在60 Hz电流下设定系数时，应通过公式1将标准值转换成 60 Hz条件下的数值，然后再 作调节。有关转换的详细说明见附录B。Jm式中：Kt 频率ft下的转换系数值；Km频率50 Hz或60 Hz交流电所测得的转换系数; ft转换系数Kt的估算频率；fm 设定转换系数时的频率50 Hz或60 HzO 7.2测量准确度转换系数的分散性应采用基准焊接电流测量系统或采用符合ISO 17657-4要求的基准电流感应线圈与数据采集组合的系统，在50 Hz或60 Hz全波交流电下进行测量。如果最大分散性不符

12、合指定的精确度要求，那么应调节转换系数并重复试验。试验应在图1所示的位置 BD F和H上进行，电流在 5kA 10kA之间和/或0.5kA 1.0kA之间。高电流试验的对象是用于测量次级回路电流的电流感应线圈，而低电流试验那么用于测量初级回路电流的电流感应线圈。注：可根据合同双方的商定减少试验位置的数量。7.3机械试验7.3.1 概述以下试验用于评估柔性电流感应线圈的机械性能。完成每种机械试验之后，应采用 7.2所述方法对电流感应线圈的测量准确度进行检查。7.3.2 拉伸试验将电流感应线圈拉直后，一端固定，在另一端施加100 N的负载，持续1h,如图2所示O说明：1电流感应线圈图2拉伸试验7.

13、3.3 压力试验将电流感应线圈拉直后平放在一个水平外表上，施加一个均匀分布的 5 N/cm2的压力耦合器除外，持续1h，如图3所示。说明：1电流感应线圈图3压力试验7.3.4 弯曲试验将一个拆开的开路的？电流感应线圈 的中间局部弯曲成1800,并具有一定的弯曲半径，持续1h，如图4所示。弯曲半径应当为 封闭闭路？线圈内径的50%，但不小于 25 mm。尺寸单位： mm说明：1电流感应线圈图4弯曲试验和重复弯曲试验735重复弯曲试验将一个拆开的开路的？电流感应线圈 的中间局部弯曲成 1800,并具有一定的弯曲 半径，重复1000次，如图4所示。弯曲半径应当为 封闭闭路？线圈内径的50%，但不 小

14、于25 mm。7.3.6 挤压压裂？试验将封闭闭路？的 电流感应线圈 平放于水平外表上，成环形，并在整个线圈外表施加 一个均匀分布的2 N/cm2的压力耦合器除外，持续1h，如图5所示。2 Nfem32 N/cm=说明：1 电流感应线圈 图5挤压压裂？试验7.4设置位置误差试验应在所有位置图1 所示A -H上对位置误差进行检查，以便确定线圈所示转换系数值的偏差。应针对图1中所示的八个位置进行7.2规定的三项单独的测试。注：如果线圈的设置位置仅在图 1的位置H上被予以固定，那么本试验不适用于刚性线圈。7.5热性能试验将电流感应线圈放置在温控箱中 1h,直至线圈温度到达试验温度， 然后进行7.2所

15、述三 项试验。加热试验应在+5oC和+40oC温度下进行，并在电流感应线圈从温控箱中取出后的3min内完成。注：如果电流感应线圈安装在变压器内，那么可在制造商与用户之间达成一致的前提下对最高试验温度 进行修改。7.6接触试验将试验用线圈与一块被加热的铜板60oC相接触，并施加10N的载荷，持续时间1h。试验结束时，覆盖层不应损坏。8标记电流感应线圈应标出以下内容：a) 电流感应线圈的名称；b) 电流感应线圈的转换系数，单位： mV/kA ；c) 线圈的测量准确度，单位： %；d) 电流感应线圈的输出负载Rl,单位：Q。电流感应线圈的外表上应标注“ +，这样在安装到焊接设备次级回路后该面朝上的时

16、 候(直流焊机中朝向正极) ，测量仪器会给出一个正的显示值。附录A资料性附录电流感应线圈的设计A.1电流感应线圈的结构罗氏电流感应线圈属于一种环形线圈 ，是通过将导线均匀密缠在一个长度如图 A.1 所示的无感铁芯上实现的。 线圈端部应相互接触。 线圈应采用一个绝缘金属膜覆盖， 以防受 任何外部电场的影响。线圈的自感 L和内电阻仃应尽可能低。连接导线应通过一种适当方法进行扭曲和屏蔽。应将一个低感应电阻Rl连接到输出连接器中的连接导线上，以保证两个线圈相容。为了使输出电压e't不受线圈位置和外磁场的影响，应满足以下条件：图A.1 a中小环的横截面 A，和卷绕密度 N,在线圈整个长度上都是恒

17、定的；单个绕组的区域与线圈轴相垂直；足够大的绕组密度 N和较小的绕组线直径；在耦合区和导线连接区域，线的缠绕应尽可能保持均匀。注：线圈两端的连接局部应当尽可能远离导电体，以防岀现任何测量误差。b等效电路a电流感应线圈的设计说明：1 大环；2 小环。图A.1罗氏电流感应线圈及其等效电路上述罗氏线圈设计带有返缭绕组， 以便消除由大环线圈所引起的电压。 罗氏线圈的一个 优点是，在整个大环线圈上的任何外磁通量都不会影响到输出电压，而仅仅与小环线圈上的磁通量相关联。不过，不含任何返缭绕组的电流感应线圈如图 A.2所示也属于环形线圈。整个环形 线圈上的外磁通量会影响到线圈的输出。这种线圈只能在满足以下限制

18、条件时作为电流传感器使用：a线圈被用在一个与导电体成直角90。的固定位置上；b由环形线圈大环上的外磁通量所引起的电压在与所测得输出值相比拟时可忽略不 计，且大环的面积被尽可能缩减。说明：1大环；2小环；a至积分器图A.2不带返缭绕组的环形线圈A.2转换系数的调节测试电流感应线圈的转换系数应采用校正系数 ra 通过下面公式计算得出 进行调节:(A.1)式中：Km 测得转换系数；Ks所需值；Rl 安装在连接导线端部的输出负载；r 内电阻，是电流感应线圈的内阻ri与用以调节输出值ra的附加电阻的总和。每个参数的设定见图 A.1 o试验用线圈的测量准确度应在已实施此调节并重新测试以确定转换系数分别采用

19、7.4与7.5所述设置位置误差试验和加热试验之后再予以确定。附录B资料性附录转换系数的控制参数在coL << Rl + ri且Rl << Rf条件下，电流感应线圈的输出电压e't如图A.1所示通过公式B.1予以确定。(B.1 )如果电流波形是正弦波， 得到：I = Im sinot,那么全波交流电时的转换系数K可通过公式B.2 疋二一创(V/A)nil + F(B.2)式中：识一一电流感应线圈所用 铁芯材料的磁导率，=4 nx 10 -7 H/m ;N 每单位长度1/m 线圈绕组数量；2 A 电流感应线圈的横截面不是电流感应线圈的环长度，单位：m ；L 电流感应线圈的自感，单位：H ;r 电流感应线圈的总电阻，即电阻ri与微调电阻ra之和，单位：Q;Rl 作为输出负载以下称为电流感应线圈的 的电阻，单位：Q;o = 2 n 角频率；f 所测电流的频率，单位：Hz ;Rf 积分器的输入电阻，单位：Qo如果Rl << Rf的条件无法满足，那么应当用下值替换"输出负载的感应线圈端部所连接Rl :k Rf(B.3)注：转换系数仅为额定值，因为焊接电流波并非真正正弦波，该值会随着电流的频谱而有所变化。附录C资料性附录电流感应线圈的类型及建议