Qu’est-ce qu’un chauffage par induction à haute fréquence ?
Un chauffage par induction à haute fréquence est un dispositif qui chauffe par induction à haute fréquence.
Lorsqu’un courant alternatif passe dans une bobine contenant un corps métallique, un champ magnétique est généré par le courant circulant dans la bobine et des pertes par induction, ou pertes par hystérésis, sont générées pour produire de la chaleur. Dans le même temps, des courants de Foucault sont générés dans le champ magnétique modifié par le courant alternatif dû à l’induction électromagnétique. Ces courants de Foucault génèrent de la chaleur par effet Joule, ce qui entraîne des pertes par courant de Foucault.
Les systèmes de chauffage par induction à haute fréquence utilisent les deux principes de chauffage que sont la perte par hystérésis et la perte par courant de Foucault. L’énergie fournie à l’objet à chauffer par unité de surface et de temps est importante, ce qui permet un chauffage à grande vitesse.
Utilisations des chauffages par induction à haute fréquence
Le chauffage par induction à haute fréquence peut chauffer des conducteurs tels que les métaux sans contact et est donc souvent utilisé pour la fusion, le durcissement et le brasage des métaux. Les tables de cuisson à induction en sont un exemple familier. D’autres utilisations concernent les résines, le bois, les textiles, les denrées alimentaires et la médecine.
Dans le cas des résines thermoplastiques, le chauffage par induction peut être utilisé pour souder les résines tout en les pressant dans un moule. Dans le cas de la production alimentaire, le chauffage par induction à haute fréquence peuvent être intégrés dans les lignes de production lors du traitement de grandes quantités d’aliments, ce qui permet de décongeler rapidement les aliments.
Dans le domaine médical, cette méthode est utilisée dans le développement de la thermothérapie du cancer et d’autres traitements.
Principe du chauffage par induction à haute fréquence
Le chauffage par induction à haute fréquence est une méthode de chauffage d’objets par induction électromagnétique. Il est classé comme méthode de chauffage direct ou indirect, selon que l’objet à chauffer le soit par le passage d’un courant électrique directement à travers lui ou à travers un récipient conducteur.
1. Méthode de chauffage direct
Généralement, selon les lois de l’induction électromagnétique, le passage d’un courant alternatif dans une bobine génère un flux magnétique qui passe par le centre de la bobine et entoure l’extérieur. Des courants de Foucault sont générés dans le métal pour empêcher ce flux magnétique de changer.
En fonction de l’ampleur de ces courants de Foucault et de la résistance électrique du métal, une chaleur par effet Joule est générée dans le métal. Dans la méthode de chauffage direct, les courants de Foucault sont générés directement dans le métal de telle sorte que l’objet à chauffer peut être chauffé directement.
2. Méthode de chauffage indirect
Dans la méthode de chauffage indirect, les courants de Foucault ne peuvent pas être générés dans l’objet chauffé lorsque l’on chauffe des isolants tels que la céramique. Le chauffage indirect peut donc être obtenu en plaçant l’objet chauffé dans un récipient conducteur et en chauffant le récipient.
Pour augmenter l’efficacité du chauffage, l’écart entre la forme extérieure de l’objet à chauffer et la bobine chauffante est réduit, ce qui augmente la densité du flux transmis. De plus, le chauffage est obtenu en contrôlant la fréquence de l’alimentation en courant alternatif entre des dizaines de Hz et des centaines de kHz.
Autres informations sur les systèmes de chauffage par induction à haute fréquence
1. Avantages
Chauffage uniforme
La chaleur est générée par résistance contre les courants de Foucault produits par l’induction électromagnétique, de sorte que l’objet chauffé est uniformément chauffé de l’intérieur.
Chauffage rapide
En contrôlant l’émetteur, des ondes à haute fréquence peuvent être envoyées instantanément à l’objet à chauffer et, en raison de l’auto-échauffement interne, un chauffage rapide est possible. Par rapport aux fours de chauffage qui appliquent la chaleur à l’extérieur, il s’agit d’une méthode de production peu coûteuse qui offre une excellente productivité et ne nécessite pas de chauffage de secours.
Chauffage sélectif
Même avec des matériaux composites tels que les alliages d’aluminium et l’acier revêtu d’acier, seule la partie du matériau composite présentant la résistivité électrique la plus élevée peut être chauffée de manière sélective.
Rendement énergétique élevé
Dans les fours de chauffage général, le chauffage externe est effectué par combustion ou par des éléments chauffants. Cela entraîne une perte d’énergie due à un échauffement excessif non seulement du matériau chauffé mais aussi des composants du four et de l’atmosphère. Avec le chauffage par induction à haute fréquence, seul l’objet à traiter est chauffé par auto-échauffement, ce qui évite les pertes et permet d’effectuer le traitement thermique avec une grande efficacité énergétique.
2. Inconvénients
Investissement coûteux
Le chauffage par induction à haute fréquence présente l’inconvénient d’un investissement initial coûteux : l’alimentation électrique à haute fréquence et l’équipement de contrôle sont onéreux et un équipement destiné à empêcher les fuites de rayonnements électromagnétiques dans l’environnement est nécessaire.
Faible sélectivité de la forme
Si le champ électrique de l’objet à chauffer n’est pas uniforme, le chauffage lui-même ne l’est pas non plus. Cela entraîne des températures inégales et, dans le pire des cas, des problèmes tels que la fonte. Par conséquent, l’objet à chauffer doit avoir une forme très symétrique, comme un cylindre, alors qu’il est difficile de chauffer uniformément des formes complexes telles que du bois carré ou des engrenages.
Chauffage individuel et partiel
Le chauffage par induction à haute fréquence est une méthode permettant de chauffer tout ou partie d’un objet chauffé au moyen d’une bobine de forme arbitraire conçue pour chauffer uniformément l’objet à chauffer. C’est pourquoi il s’agit essentiellement d’un processus de flux d’une seule pièce, ce qui signifie que le traitement simultané de masse par lots, comme le chauffage externe, n’est pas possible. En fonction du produit et des conditions de production, cela peut réduire la productivité.