Cette page rappelle les principes du chauffage par induction. L'induction électromagnétique permet de chauffer de pièces conductrices en électricité en les soumettant à un champ magnétique.
Si le chauffage par induction se retrouve dans les plaques de cuisine, Fives Celes revient sur les principes de l'induction qui permet de développer sur des applications industrielles innovantes.
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magnetisme Electrothermie
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Le chauffage par induction est une application directe de deux lois physiques, la loi de LENZ et l'effet Joule. Toute substance conductrice de l'électricité plongée dans un champ magnétique variable (créée par une bobine inductrice ou inducteur) est le siège de courants électriques induits ou courant de Foucault. Ces courants dissipent de la chaleur par effet Joule dans la substance où ils ont pris naissance.
Afin de transmettre la plus grande partie de l'énergie à la pièce à traiter, plusieurs paramètres sont à prendre en considération : la disposition respective des inducteurs et des pièces (couplage, longueurs respectives), la fréquence d'alimentation et l'effet de peau qui caractérisent la répartition des courants induits dans la pièce.
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Plus la fréquence augmente, plus les courants induits se concentrent en surface. Cette notion fondamentale est déterminée par la profondeur de pénétration encore appelée épaisseur de peau, les propriétés magnétiques (perméabilité relative), électriques (résistivité) et thermiques (conductibilité) des pièces à chauffer, variant pour la plupart avec la température et le type d'inducteur (géométrie, nature du conducteur, technologie).
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Les photos montrent deux principes de chauffe d'une pièce défilant.
- Soit la pièce défile dans l'inducteur et le courant se réparti à sa superficie,... Le champ magnétique est parallèle au défilement c'est le flux longitudinal.
- Soit la pièce circule à coté de la bobine. Le champ magnétique est perpendiculaire à la pièce.... c'est le flux transverse.
Un équipement de chauffage par induction comprend généralement :
Un ou plusieurs inducteurs de chauffage
Une source de puissance moyenne ou haute fréquence associant un convertisseur de fréquence (générateur ou onduleur) à un coffret d'adaptation d'impédance et de compensation par batterie de condensateurs
Un système de refroidissement par eau de la source de puissance, du coffret d'adaptation et éventuellement de l'inducteur
Un système de présentation ou de manutention des pièces à chauffer, un ensemble de contrôle-commande de l'installation
Les avantages de ce procédé sont nombreux
Quelle que soit la nature des applications industrielles, le chauffage par induction présente un certain nombre d'avantages intrinsèques qui expliquent son développement croissant :
Rapidité de chauffage liée à la possibilité d'obtenir des densités de puissance très élevées
Localisation précise de l'effet thermique grâce à une conception d'inducteur et une fréquence de fonctionnement adaptée à la pièce à chauffer
Précision de la quantité d’énergie induite à l’intérieur de la pièce à chauffer
Possibilité de chauffer à des températures très élevées avec un rendement pratiquement indépendant de la température
Procédé répondant parfaitement aux exigences industrielles de la moyenne et grande série :
Facilité d'automatisation des équipements
Absence d'inertie thermique (démarrage rapide)
Reproduction des opérations effectuées,
Rendement de chauffage souvent très élevé,
Absence de pollution par la source de chaleur (source froide),
Bonnes conditions de travail.
