Le rôle de l’inducteur
L’inducteur joue un rôle essentiel dans la transformation de l’énergie électrique en énergie magnétique. En générant un champ magnétique intense, il induit un courant dans une pièce conductrice placée à proximité. Ce courant induit, à son tour, produit de la chaleur via l’effet Joule, permettant ainsi le chauffage de la pièce.
La forme de l’inducteur a un impact direct sur la localisation de la chauffe ! Par exemple, un inducteur en spirale concentrera la chauffe sur une petite zone, tandis qu’un inducteur plat chauffera une surface plus large.
En somme, l’inducteur constitue l’élément clé de tout système de chauffage par induction, déterminant non seulement le rendement thermique, mais aussi la consommation énergétique globale de l’installation. Un inducteur bien conçu optimise ces deux aspects, garantissant des performances élevées et une utilisation efficace des ressources.
Caractéristiques principales des inducteurs
Les inducteurs possèdent plusieurs caractéristiques qui déterminent leur comportement dans un circuit :
- Inductance (L) : Mesurée en henrys (H), elle représente la capacité de l’inducteur à générer un champ magnétique.
- Résistance interne (R) : Elle correspond à la résistance du fil utilisé pour enrouler l’inducteur.
- Facteur de qualité (Q) : Il évalue l’efficacité de l’inducteur dans un circuit oscillant.
- Courant maximal : La capacité de l’inducteur à supporter un courant sans surchauffer.
- Fréquence de résonance : Elle détermine les limites d’utilisation de l’inducteur selon la fréquence qui lui est appliquée.
- Température de fonctionnement : directement lié au système de refroidissement, garanti le fonctionnement pour l’application ainsi que la constance des pertes thermiques
Ces caractéristiques permettent de choisir le bon inducteur en fonction des besoins spécifiques du circuit.
Les différents types d’inducteurs
Inducteurs à air
Les inducteurs à air sont composés d’enroulements sans noyau magnétique. Ils sont souvent utilisés dans les circuits haute fréquence car ils ne présentent pas de pertes liées à l’hystérésis magnétique. La charge à chauffer est stable et connue et les températures de la pièce à chauffer dépasse rarement 200°C. Leur faible inductance les rend idéaux pour des applications spécifiques comme les les tables à induction de cuisine.
Inducteurs à noyau magnétique
Ces inducteurs utilisent un noyau en fer, en ferrite ou en poudre de fer pour augmenter leur inductance. Le noyau magnétique concentre les lignes de champ, permettant une meilleure efficacité. Ils sont couramment utilisés dans les applications avec des zones de chauffe très localisée comme le brasage de pièces.
Inducteurs à champ transverse
Ces inducteurs sont systématiquement conçus avec des culasses magnétiques dont la disposition permettent de changer l’orientation du champ magnétique par rapport à la pièce à chauffer. Ce genre de procédé est principalement utilisé pour homogénéiser des produits long comme des bandes de métal.
Inducteurs variables
Les inducteurs variables permettent de modifier leur inductance en ajustant la position ou la structure de leur spires. Ils sont utilisés dans des applications nécessitant de produire des produits de différentes géométries notamment dans le application de chauffe partielle.
Inducteurs Ouvrant
Les inducteurs ouvrants sont conçu en plusieurs éléments, permettant de laisser passer une pièce, puis de se refermer sur celle-ci pour la chauffer. Ces inducteurs sont fréquemment utilisés pour chauffer des pièces longues dont on souhaite uniquement chauffer une partie centrale.
L’applications des inductances
Il ne faut pas confondre inductances et inducteurs : L’inductance désigne une valeur mesurant la capacité à stocker de l’énergie magnétique, tandis que l’inducteur est le composant physique qui possède cette inductance.
Les filtres électroniques
Les inducteurs jouent un rôle clé dans les filtres passe-bas, passe-haut et passe-bande. Ils permettent de bloquer ou de laisser passer certaines fréquences, ce qui est essentiel dans les systèmes audio, les télécommunications et les appareils de mesure.
Exemple pratique : Dans un filtre passe-bas, l’inducteur bloque les fréquences élevées tout en laissant passer les basses fréquences.
Circuits d’accord
Dans les radios et les téléviseurs, les inductances sont utilisées pour créer des circuits résonants capables de sélectionner une fréquence spécifique. Cette application repose sur la combinaison d’une inductance et d’un condensateur pour former un circuit LC.
Convertisseurs de puissance
Les inductances sont essentielles dans les convertisseurs de puissance tels que les convertisseurs DC-DC. Ils stockent l’énergie pendant une phase du cycle et la restituent pendant une autre, contribuant ainsi à la régulation de la tension.
Autres applications
- Transformateurs : Bien que techniquement différents, les transformateurs utilisent des principes similaires aux inducteurs pour transférer de l’énergie entre deux circuits.
- Alimentations sans interruption (UPS) : Les inducteurs assurent une alimentation stable en cas de fluctuations ou de coupures de courant.
Comment choisir un inducteur adapté ?
Pour choisir un inducteur, il est important de considérer plusieurs critères :
- Inductance requise : Déterminez la valeur nécessaire pour votre application.
- Courant maximal : Assurez-vous que l’inducteur peut supporter le courant sans dépasser sa température maximale.
- Fréquence d’utilisation : Vérifiez que l’inducteur fonctionne correctement dans la plage de fréquences prévue.
- Taille et encombrement : Selon les contraintes physiques de la pièce à chauffer
- Taille des raccordements électriques : pour permettre de raccorder à l’existant
- Taille des raccords de refroidissement : pour permettre de se raccorder à l’existant
- Coût : Certains inducteurs spécialisés peuvent être coûteux, il est donc important de trouver un équilibre entre performance et budget. Attention toutefois pour certaines applications, la baisse du cout d’achat se traduit par une hausse de la consommation énergétique.
Quelques exemples d’utilisation des inducteurs
| Type d’application |
Exemples concrets |
| Traitement thermique |
Fusion, Trempe, Revenu, Recuit, Normalisation |
| Assemblage et transformation |
Brasage, Forge, Extrusion, Frettage, Frittage |
| Chauffe & Séchage |
Séchage, Thermo-scellage, Thermo-cristallisation, Détente |
| Chauffe spécifique |
Sous vide, Sous atmosphère, Suscepteur, Câbles & fils |
| Production avancée |
Fibre optique, Nanoparticules, Composites, Cristallines |
| Fabrication & finition |
Cintrage, Chauffe de fluides, Brassage, Fabrication additive, Homogénéisation |
