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Auteur(s)
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Gérard DEVELEY : Ingénieur IEG. Docteur ès sciences - Ancien professeur à l’Université de Nantes
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Le chauffage par induction est une technique électrothermique permettant de chauffer des matériaux conducteurs d’électricité, sans contact matériel avec une source électrique. Les bases théoriques en ont été exposées dans l’article précédent. On aborde, dans le présent article, les problèmes rencontrés lors de la mise en œuvre d’une installation, leurs solutions ainsi que les principales applications industrielles de ce type de chauffage.
Du fait du caractère particulier des matériaux traités, il n’est pas étonnant que ces applications concernent plus particulièrement la métallurgie des métaux, que ce soit pour l’élaboration des métaux et des alliages par fusion, pour leur réchauffage avant transformation ou assemblage ou encore pour leur traitement thermique superficiel. C’est ainsi que la place de l’induction dans les appli-cations de l’électricité est passée en 10 ans de 2 à 5 %, ce qui représente environ 150 GWh.
La conquête de nouveaux marchés a lancé l’induction dans des secteurs nouveaux et, en particulier, vers la chimie et vers le grand public. Grâce à l’évolution des technologies de l’électronique et à l’apparition de composants de commutation plus rapide, des utilisations à plus haute fréquence ont pu être développées pour des matériaux non métalliques. Ces dernières années ont donc vu émerger des applications nouvelles présentant un fort caractère innovant, comme la fusion directe de verres et d’oxydes ou comme les plasmas, avec des appli-cateurs de conception nouvelle.
L’ingénieur se trouve donc confronté à une mise en œuvre de plus en plus délicate du procédé, du fait de la présence dans les installations de fortes intensités de courant, de fortes tensions et de hautes fréquences. De plus, la nécessité de respecter les normes de compatibilité électromagnétique lui impose de savoir maîtriser les pollutions créées par l’installation, soit en direction du réseau électrique, soit dans l’environnement immédiat.
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 aux autres fascicules.
On se reportera également au tableau Notations et symboles en début d’article D 5 935 [1] .
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3. Mesures
Les mesures évoquées sont relatives aux températures et aux grandeurs électriques utiles (tensions, courant, puissance active). Elles sont souvent délicates dès lors qu’elles imposent de placer des capteurs dans l’environnement de l’inducteur. On se limitera ici aux mesures spécifiques en indiquant les particularités et les contraintes liées à la présence de l’induction électromagnétique.
3.1 Mesure des températures
La température atteinte par le matériau chauffé est mesurée à l’aide de thermocouples ou de sondes à résistance métallique, en contact avec le matériau, ou par pyromètre optique, sans contact. Cette seconde méthode est souvent préférée, malgré son coût. En effet, les méthodes de contact présentent l’inconvénient de porter l’élément de mesure ou sa gaine au potentiel électrique du matériau (potentiel qui n’est pas forcément nul). De plus, elles imposent la présence de câbles de liaison avec l’appareil susceptibles de véhiculer des tensions ou des courants parasites dus au champ électromagnétique.
HAUT DE PAGE3.2 Mesures électriques
Il est souvent nécessaire de connaître les valeurs de la résistance et de l’inductance que présente l’inducteur en fonctionnement, c’est-à-dire avec sa charge, ainsi que la valeur de la puissance active qui est dissipée dans cette charge.
Les techniques d’impédancemétrie et de décharge de condensateur permettent en particulier de connaître la fréquence d’oscillation du système et assurent un bon diagnostic de l’installation.
Quant à la valeur de la puissance active fournie à l’inducteur en charge, elle est obtenue par des mesures « classiques » de tension de courant et de déphasage. Cette dernière se révèle cependant parfois délicate lorsque le déphasage est proche de 90. Aussi est-on parfois amené à effectuer la mesure de puissance par le biais de la calorimétrie . Cette méthode consiste à refroidir la charge par une circulation d’eau dont on mesure le débit et l’écart des températures d’entrée et de sortie.
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Mesures
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ORFEUIL (M.) - Électrothermie Industrielle. - Dunod - 1981 - (p. 431-562) ISBN 2-04-012179-X
-
(2) - DAVIES (E.-J.) - Conduction and Induction heating. - Peter Peregrinus Ltd - 1990
-
(3) - GOSSE (J.) - Guide technique de thermique. - Dunod - 1980
-
(4) - NOVELECT - Les applications innovantes de l’induction dans l’industrie. - Les Cahiers de l’innovation - 1992
-
(5) - CHERON (Y.) - La commutation douce dans la conversion statique de l’énergie électrique. - Éditions TEC et DOC - Lavoisier, 1989
-
(6) - FOCH (H.) et al - L’évolution des convertisseurs statiques. - RGE n 5, 1992
-
...
-
Matériels de chauffage par induction
France
ACES
AMINDEL
CELES
CEPEM
CFEI
INDUCTOTHERMIE
SCLEE
SODALGO
STEIN HEURTEY
Étranger
ABB (CH)
AEG (D)
AJAX MAGNETHERMIC (GB – USA)
ELVA (Hollande)
HUTTINGER (D)
JUNKER (D)
-
Modélisation
CEDRAT
SIMULOG
Cette liste est non exhaustive
HAUT DE PAGE
Groupe Induction EDF les Renardières (Moret/Loing)
CREFACI – HEI (Lille)
EPM MADYLAM (Grenoble)
LRTI – IUT (St-Nazaire)
LAMGEP – ENSAM (Bordeaux)
Lab. Electron. – ENSEEIHT (Toulouse)
CEGELY – École centrale (Lyon)
LGEP – École supérieure d’électricité (Paris)
Lab. Plasma – ENSCP (Paris)
LCIE (Paris)
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