Chauffage par induction : notions principales
Principe
Tout corps électriquement conducteur est le siège de courants induits (dits aussi courants de Foucault), lorsqu'il est plongé dans un champ électromagnétique variable dans le temps. La circulation des courants induits dans le matériau conducteur entraîne par effet Joule une élévation de température dans la pièce.
Dans une opération de chauffage par induction, l'élévation de température dans la pièce est fonction du courant excitateur.
En effet :
- l'amplitude du courant excitateur fixe la valeur des courants induits et par conséquent la puissance dissipée par effet Joule ; ce qui se traduit par une vitesse d'échauffement plus ou moins rapide
- la fréquence du courant excitateur fixe la profondeur de pénétration du champ électromagnétique, et par conséquent la zone de développement des courants induits (effet de peau) ; ce qui se traduit par un échauffement plus ou moins localisé (on parle d'échauffement pénétrant, superficiel ou pelliculaire)
Dispositif
En pratique, une installation de chauffage par induction, comprends les éléments suivants :
- un inducteur, qui produit le champ excitateur
- une charge, qui correspond au composant chauffé
Paramètres clés
Afin de transmettre la plus grande partie de l'énergie à la pièce à traiter, plusieurs paramètres sont à prendre en considération :
- le type d'inducteur (géométrie, nature du conducteur, technologie)
- 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
- les propriétés magnétiques (perméabilité relative), électriques (résistivité) et thermiques (conductivité et capacité calorifique) des pièces à chauffer, variant pour la plupart avec la température