Article

1 - PRINCIPE ET SPÉCIFICITÉS

2 - QUELQUES RAPPELS THÉORIQUES

3 - MODÉLISATION NUMÉRIQUE DES PHÉNOMÈNES COUPLÉS

  • 3.1 - Généralités
  • 3.2 - Diverses méthodes numériques de résolution
  • 3.3 - Algorithmes de couplage

4 - ÉLECTRONIQUE DE L’INSTALLATION

Article de référence | Réf : D5935 v1

Chauffage par induction électromagnétique : principes

Auteur(s) : Gérard DEVELEY

Date de publication : 10 févr. 2000

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

Auteur(s)

  • Gérard DEVELEY : Ingénieur IEG. Docteur ès sciences - Ancien professeur à l’Université de Nantes

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

INTRODUCTION

Le chauffage par induction électromagnétique fait partie des techniques électrothermiques qui permettent de chauffer un matériau sans contact direct avec une source d’énergie électrique. Il consiste à plonger le corps à chauffer dans un champ électromagnétique variable dans le temps, et à dissiper sous forme de chaleur l’énergie entrant dans le corps. Il se distingue cependant nettement des autres techniques (infrarouge et micro-ondes) par la nature des matériaux chauffés et par la bande de fréquence électrique utilisée, c’est-à-dire par la profondeur de pénétration et par les densités de puissance de chauffage obtenues. En effet, de par son principe, il ne s’applique qu’aux matériaux conducteurs de l’électricité, c’est-à-dire aux matériaux de résistivité électrique comprise entre 10 –8 Ω.m (cuivre) et 10 –1 Ω.m (verres fondus). La bande de fréquence employée est comprise entre la fréquence industrielle de 50 Hz et quelques mégahertz, si bien que les profondeurs de pénétration s’étagent entre quelques micromètres et quelques centimètres. Les densités de puissance surfacique peuvent atteindre 10 5 kW/m 2.

  • On peut caractériser les performances de cette technique de chauffage par le produit fréquence-puissance et en suivre ainsi l’évolution. Depuis l’époque où le chauffage par induction faisait appel aux groupes tournants, ce produit a notablement augmenté. En effet, ces premiers générateurs ont été peu à peu remplacés par des convertisseurs statiques et, jusqu’à ces dernières années, le produit fréquence-puissance était classiquement de 100 à 1 000 kHz.kW. Actuellement, la tendance forte est d’augmenter la fréquence et la puissance des installations. On peut arriver ainsi à des valeurs fréquence-puissance de l’ordre de 250 000 kHz.kW !! (comme c’est le cas, pour le soudage au défilé des tubes d’acier ou des torches à plasma inductif de forte puissance).

    Tout cela suppose un développement parallèle des matériels électrotechniques nécessaires tels que les condensateurs, les transformateurs, les inducteurs refroidis par l’eau, le câblage anti-inductif dit couramment « aselfique », etc, qui constituent la technologie moderne du chauffage par induction.

  • Comme dans tout problème de chauffage, la puissance nécessaire au type de traitement thermique recherché est imposée par la masse à chauffer, la température à atteindre et le temps de chauffe. Pour l’ingénieur chargé de concevoir ou de conduire une installation de chauffage par induction, les questions à résoudre sont d’ordre électromagnétique pour optimiser le transfert de puissance entre la source et le matériau, puis d’ordre thermique pour connaître le champ de température et son évolution dans le temps.

  • Une fois définie la puissance nécessaire, trois étapes sont en général à franchir.

    En premier lieu, se pose la question du choix de la fréquence de travail. En effet, ce choix conditionne la profondeur de pénétration et permet donc de localiser la source thermique plus ou moins au voisinage de la surface du matériau. De ce choix dépend la nature du générateur à utiliser.

    En second lieu, il faut assurer la maîtrise du transfert entre l’inducteur et le matériau de façon à obtenir la puissance injectée nécessaire au traitement recherché. Cette étape permet de définir la forme et la constitution de l’inducteur, puis l’adaptation correcte de l’inducteur au générateur.

    Enfin, il faut s’assurer que l’évolution des températures et leurs répartitions dans le matériau correspondent bien au but recherché. Bien que cette dernière étape relève plus de considérations thermiques qu’électromagnétiques, elle ne doit pas être négligée. La réussite de l’opération de chauffage en dépend.

Nota :

L’article « Chauffage par induction électromagnétique » fait l’objet de deux fascicules :

D 5 935 Principes

D 5 936 Technologie

Les sujets ne sont pas indépendants les uns des autres.

Le lecteur devra assez souvent se reporter à l’autre fascicule.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-d5935


Cet article fait partie de l’offre

Réseaux électriques et applications

(176 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Présentation

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Réseaux électriques et applications

(176 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - FOURNET (G.) -   Électromagnétisme à partir des équations locales.  -  Masson - 1985 - ISBN 2-225-80651-9

  • (2) - METAXAS (A.-C.) -   Foundations of electroheat.  -  WILEY et SONS - 1986 - ISBN 0-471-95644-9

  • (3) - Collectif -   Induction, Conduction élastique dans l’industrie.  -  DOPEE 85-1996-ISBN 2-86995-022-5

  • (4) - Collectif -   Enseignement d’électrothermie.  -  DOPEE 85- 1987 -(p. 155-199) ISBN 2-86995-005-5

  • (5) - Collectif -   Exercices d’électrothermie.  -  DOPEE 85 - 1991 - ISBN 2-85995-016-0 (p. 109-163)

  • (6) - DE VRIENDT (A.) -   La transmission de la chaleur.  -  G. Morin - 1982 - ISBN 2-89105-104-1

  • ...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Réseaux électriques et applications

(176 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS