Induction principe de chauffage est utilisé dans les processus de fabrication depuis les années 1920. Comme on dit que - la nécessité est la mère de l’invention, pendant la Seconde Guerre mondiale, la nécessité d’un processus rapide pour durcir les pièces de le métal moteur, a développé rapidement la technologie de chauffage par induction. Aujourd'hui, nous voyons l'application de cette technologie dans nos exigences quotidiennes. Récemment, le besoin d'un contrôle qualité amélioré et de techniques de fabrication sûres a remis cette technologie sous les feux de la rampe. Avec les technologies de pointe d’aujourd’hui, de nouvelles méthodes fiables de mise en œuvre du chauffage par induction sont introduites.
Qu'est-ce que le chauffage par induction?
Le principe de fonctionnement du processus de chauffage par induction est une recette combinée d'induction électromagnétique et de chauffage Joule. Le processus de chauffage par induction est le processus sans contact de chauffage d'un métal électriquement conducteur en générant des courants de Foucault dans le métal, en utilisant le principe de l'induction électromagnétique. Comme le courant de Foucault généré circule contre la résistivité du métal, par le principe du chauffage Joule, de la chaleur est générée dans le métal.
Comment fonctionne le chauffage par induction?
Connaître la loi de Faraday est très utile pour comprendre le fonctionnement du chauffage par induction. Selon la loi de Faraday sur l’induction électromagnétique, la modification du champ électrique le conducteur donne lieu à un champ magnétique alternatif autour de lui, dont la force dépend de l'amplitude du champ électrique appliqué. Ce principe fonctionne également vice versa lorsque le champ magnétique est modifié dans le conducteur.
Ainsi, le principe ci-dessus est utilisé dans le processus de chauffage inductif. Ici un état solide Fréquence RF l'alimentation électrique est appliquée à une bobine d'inductance et le matériau à chauffer est placé à l'intérieur de la bobine. Lorsque Courant alternatif est passé à travers la bobine, un champ magnétique alternatif est généré autour d'elle selon la loi de Faraday. Lorsque le matériau placé à l'intérieur de l'inducteur entre dans la plage de ce champ magnétique alternatif, un courant de Foucault est généré à l'intérieur du matériau.
Maintenant, le principe du chauffage Joule est respecté. Selon cela, lorsqu'un courant passe à travers un matériau, de la chaleur est générée dans le matériau. Ainsi, lorsqu'un courant est généré dans le matériau en raison du champ magnétique induit, le courant circulant produit de la chaleur à partir de l'intérieur du matériau. Ceci explique le processus de chauffage inductif sans contact.
Chauffage inductif du métal
Schéma du circuit de chauffage par induction
La configuration utilisée pour le processus de chauffage par induction consiste en une alimentation RF pour fournir le courant alternatif au circuit. Une bobine de cuivre est utilisée comme inducteur et un courant y est appliqué. Le matériau à chauffer est placé à l'intérieur de la bobine de cuivre.
Configuration typique du chauffage par induction
En modifiant la force du courant appliqué, nous pouvons contrôler la température de chauffage. Comme le courant de Foucault produit à l'intérieur du matériau circule à l'opposé de la résistivité électrique du matériau, un chauffage précis et localisé est observé dans ce processus.
Outre les courants de Foucault, la chaleur est également générée en raison de l'hystérésis dans les pièces magnétiques. La résistance électrique offerte par un matériau magnétique, vis-à-vis du champ magnétique variable à l'intérieur de l'inducteur, provoque des frottements internes. Ce frottement interne crée de la chaleur.
Comme le processus de chauffage par induction est un processus de chauffage sans contact, le matériau à chauffer peut être présent loin de l'alimentation électrique ou immergé dans un liquide ou dans tout environnement gazeux ou sous vide. Ce type de processus de chauffage ne nécessite aucun gaz de combustion.
Facteurs à considérer lors de la conception d'un système de chauffage par induction
Il y a certains facteurs qui doit être pris en compte lors de la conception d'un système de chauffage par induction pour tout type d'application.
- Normalement, le processus de chauffage par induction est utilisé pour les métaux et les matériaux conducteurs. Le matériau non conducteur peut être chauffé directement.
- Lorsqu'elle est appliquée sur des matériaux magnétiques, la chaleur est générée à la fois par les courants de Foucault et par l'effet d'hystérésis des matériaux magnétiques.
- Les matériaux petits et minces sont chauffés rapidement par rapport aux matériaux grands et épais.
- Plus la fréquence du courant alternatif est élevée, plus la profondeur de pénétration du chauffage est réduite.
- Les matériaux de résistivité plus élevée sont chauffés rapidement.
- L'inducteur dans lequel le matériau chauffant doit être placé doit permettre une insertion et un retrait faciles du matériau.
- Lors du calcul de la capacité d'alimentation, la chaleur spécifique du matériau à chauffer, la masse du matériau et l'élévation de température requise doivent être pris en compte.
- La perte de chaleur due à la conduction, à la convection et au rayonnement doit également être prise en compte pour décider de la capacité d'alimentation.
Formule de chauffage par induction
La profondeur pénétrée par les courants de Foucault dans le matériau est déterminée par la fréquence du courant inductif. Pour les couches porteuses de courant, la profondeur effective peut être calculée comme
D = 5000 √ρ / µfIci d indique la profondeur (cm), la perméabilité magnétique relative du matériau est notée µ, ρ la résistivité du matériau en ohm-cm, f indique la fréquence du champ alternatif en Hz.
Conception de bobine de chauffage par induction
La bobine utilisée comme inducteur, à laquelle la puissance est appliquée, se présente sous diverses formes. Le courant induit dans le matériau est proportionnel au nombre de spires de la bobine. Ainsi, pour l'efficacité et l'efficacité du chauffage par induction, la conception de la bobine est importante.
Habituellement, les bobines d'induction sont des conducteurs en cuivre refroidis à l'eau. Il existe différentes formes de bobines utilisées, en fonction de nos applications. La bobine hélicoïdale multi-tours est la plus couramment utilisée. Pour cette bobine, la largeur du motif de chauffage est définie par le nombre de spires dans la bobine. Les bobines monotour sont utiles pour les applications où le chauffage d'une bande étroite de pièce ou de la pointe du matériau est nécessaire.
La bobine hélicoïdale multi-positions est utilisée pour chauffer plus d'une pièce. La bobine à crêpes est utilisée lorsqu'il est nécessaire de chauffer un seul côté du matériau. La bobine interne est utilisée pour chauffer les alésages internes.
Applications du chauffage inductif
- Un chauffage ciblé pour le chauffage de surface, la fusion, le soudage est possible avec le processus de chauffage inductif.
- Outre les métaux, le chauffage des conducteurs liquides et des conducteurs gazeux est possible par chauffage inductif.
- Pour le chauffage du silicium dans les industries des semi-conducteurs, le principe du chauffage inductif est utilisé.
- Ce procédé est utilisé dans les fours inductifs pour chauffer le métal à son point de fusion.
- Comme il s'agit d'un processus de chauffage sans contact, les fours sous vide utilisent ce processus pour fabriquer de l'acier et des alliages spécialisés qui s'oxydent lorsqu'ils sont chauffés en présence d'oxygène.
- Le procédé de chauffage par induction est utilisé pour le soudage des métaux et parfois des plastiques lorsqu'ils sont dopés avec des céramiques ferromagnétiques.
- Les poêles à induction utilisés dans la cuisine fonctionnent sur le principe du chauffage par induction.
- Pour le brasage du carbure sur l'arbre, un processus de chauffage par induction est utilisé.
- Pour le scellement des bouchons inviolables sur les bouteilles et les produits pharmaceutiques, le processus de chauffage par induction est utilisé.
- La machine de modélisation par injection plastique utilise le chauffage par induction pour améliorer l'efficacité énergétique de l'injection.
Pour les industries manufacturières, chauffage par induction fournit un ensemble puissant de cohérence, de vitesse et de contrôle. Il s'agit d'un processus de chauffage soigné, rapide et non polluant. La perte de chaleur observée lors du chauffage inductif peut être résolue en utilisant la loi de Lenz. Cette loi a montré une manière d'utiliser de manière productive la perte de chaleur se produisant dans le processus de chauffage inductif. Laquelle des applications du chauffage par induction vous a étonné?
