Technologie du chauffage par induction
Définition
Le chauffage par induction est une méthode sans contact, rapide, efficace et reproductible de chauffage des métaux et d'autres matériaux conducteurs. Il peut s'agir de métal (par ex. acier, cuivre, aluminium ou laiton) ou de semi-conducteur (par ex. carbone, graphite ou carbure de silicium). Pour chauffer des matériaux non conducteurs, tels que plastiques ou verre, l'induction sert à chauffer un suscepteur conducteur—en général, du graphite—qui transfère la chaleur au matériau non conducteur.
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Chauffage par induction
Il est une méthode rapide, efficace, précise et répétable, sans contact permettant de chauffer les métaux ou les autres matériaux conducteurs d'électricité. Le matériau peut être un métal comme de l'acier, du cuivre, de l'aluminium, du laiton ou cela peut être un semi-conducteur comme du carbone, du graphite ou du carbure de silicium. Pour chauffer les matériaux non conducteurs comme le plastique ou le verre, l'induction est utilisée pour chauffer un suscepteur conducteur d'électricité, habituellement le graphite, qui transfère ensuite la chaleur du matériau non conducteur.
Lisez notre brochure de quatre pages "À propos du chauffage par induction"
Bobines d'Induction
La bobine d’induction, ou inducteur, est le composant du système de chauffage par induction qui détermine l’efficacité et le rendement du chauffage de la pièce.
La bobine sert à transférer l’énergie de l’alimentation en puissance et de la tête d’induction à la pièce, en créant un champ électromagnétique alternatif.
Les systèmes de chauffage par induction
Le générateur de chauffage par induction convertit l'alimentation CA en un courant alternatif à fréquence supérieure, le livre dans un inducteur et y crée un champ magnétique. Lorsque la pièce est placée dans l’inducteur, le champ magnétique y induit des courants de Foucault, générant des quantités précises de chaleur propre et localisée, sans aucun contact physique entre l’inducteur et la pièce. Un système de refroidissement par circulation d'eau est généralement nécessaire pour refroidir l'inducteur et le système d'induction.
Fréquence de fonctionnement
Ce sont la taille de la pièce et l'application de chauffage utilisée qui déterminent la fréquence de fonctionnement du générateur de chauffage par induction. En général, plus la pièce est imposante, plus la fréquence est basse et inversement. La capacité du circuit résonant, l'inductance de l'inducteur et les propriétés du matériau de la pièce déterminent la fréquence de fonctionnement.
Matériaux Magnétiques & Profondeur de pénétration
Les matériaux magnétiques, tels que l'acier ordinaire, sont facilement chauffés grâce aux deux méthodes de chauffage par induction, à savoir courants de Foucault et chauffage par hystérésis. Le chauffage par hystérésis est d'une grande efficacité jusqu'au point Curie (pour l'acier, 600°C) lorsque la perméabilité magnétique est réduite à 1 et que seuls les courants de Foucault sont responsables de l'échauffement. Le courant induit dans la pièce circule surtout en périphérie : 80% de la chaleur générée dans la pièce se trouvent au niveau de la couche surfacique. Une fréquence de fonctionnement supérieure se traduit par une faible épaisseur de peau, tandis qu'une fréquence de fonctionnement inférieure se traduit par une épaisseur de peau et une profondeur de pénétration supérieures.
Rendement du couplage
Le couplage désigne le rapport proportionnel entre la quantité du flux de courant dans la pièce à chauffer et la distance entre la pièce et l’inducteur. Plus la distance est réduite, plus de courant est généré dans la pièce. Par conséquent, il convient d'optimiser la distance entre la pièce et l'inducteur pour obtenir le chauffage requis et assurer une manipulation aisée de la pièce. Un système inductif comprend de nombreux éléments adaptables à l'inducteur utilisé et servant à l'optimisation du rendement du couplage.
Importance de la conception de l'inducteur
LL'efficacité du chauffage par induction est optimisée lorsque la pièce à chauffer est placée à l'intérieur de l'inducteur. Si votre procédé ne permet pas ce positionnement, il est possible de placer l'inducteur à l'extérieur de la pièce. La taille et la forme du solénoïde en cuivre refroidi à l'eau suivront la forme de votre pièce et seront conçues de sorte à localiser précisément la chaleur sur la pièce.
Détermination de la puissance requise
La puissance requise pour chauffer votre pièce dépend des éléments suivants:
- La masse de votre pièce
- Les propriétés du matériau de la pièce
- L'échauffement requis
- La durée d'échauffement nécessaire pour satisfaire les exigences de votre procédé
- L'efficacité du champ en corrélation directe avec la conception de l'inducteur
- Toute perte thermique pendant le processus d'échauffement
