Problème de compréhension sur le chauffage par induction électromagnétique (application à l'appui)

[invite11ef5f72]

Bonjour à tous ceux qui me liront !

C'est la première fois que j'utilise un forum mais c'est aussi la première fois que je bloque réellement sur un problème.
En effet, j'ai un projet dans une entreprise pour un cours en ingénieur industriel et je dois donc étudier les inducteurs de chauffe qui viennent garder le Zinc présent dans cette cuve à une température constante. Le schéma de l'inducteur est le suivant :



(Traduction de l'allemand au français : 2 : {Revêtement céramique}\\
3 : {Culasse avec remplissage maximal de la tôle du transformateur à grains orientés}\\
6 : {Bobine refroidi à l'air en profilé de cuivre spécial pour un rendement élevé}\\
5 : {Gaine de protection en cuivre refroidie à l'air pour une grande fiabilité opérationnelle} )

La direction me demande alors de bien faire apparaître comment le Zinc est chauffé par ce système d'inducteurs.
Tout en sachant que le zinc est chauffé par les courants de foucault créés par les champs magnétique créés eux-mêmes par les bobines traversées par un courant continu, je n'arrive pas à visualiser le sens et le forme de ces champs magnétiques. Je n'arrive pas non plus à définir le sens des courants de foucault dans le Zinc.

Ce que je sais déjà, c'est que les bobines traversées par un courant continu créent un champs magnétique constant. Si un charge passe dans ce champ avec une vitesse (comme le Zinc le fait ici), un courant est créé dans le zinc et il est donc chauffé.

Il m'est donc demandé de bien faire comprendre le système de chauffe par induction électromagnétique. Je dois donc à mon avis bien montrer le sens des champs magnétiques ainsi que des courants induits dans le Zinc en mouvement.

J'attends de vos réponses avec impatience !
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[gts2]

Bonjour,

Vous êtes sûr de votre dispositif ? Vous dites vers la fin que l'induction vient du mouvement du zinc (il faudrait qu'il aille vite et la géométrie me parait non adaptée (mais je comprends peut-être mal le dessin)) et au début "garder le zinc présent dans cette cuve à une température constante."

Donc
1- le zinc se déplace ou non ?
2- vous êtes sûr du continu ?

Vous auriez un autre schéma ?

[invite11ef5f72]

Rebonsoir !

Voilà un autre schéma disposé autrement ! Dans mon cas, c'est bien un inducteur avec des canaux en forme de W. Cela assure surement une meilleure homogénéisation dans la cuve de Zinc liquide.

Capture.PNG

En effet, il faut garder la température du zinc constante dans la cuve via la puissance de chauffe de ces inducteurs (principe d'induction electromagnétique donc chauffage sans contact mais uniquement avec un champ magnétique donc une force de lentz qui vient créer un courant dans un charge en mouvement). Les pertes de chaleur via les parois de la cuve + pertes de chaleur via la surface qui est à l'air libre + rajout de lingot de zinc viennent baisser la T° du bain.

Photo d'une cuve:
Inductotherm-Kanalbeschichtungspötte-09.jpg

Pour être clair, je parle d'une ligne automatisée de production de galvanisation ( = ajout d'une couche de zinc sur de l'acier pour contrer la corrosion). Dans cette ligne, l'acier passe dans une cuve de zinc liquide à un moment donné et c'est là ou intervient mon étude.
Le zinc liquide est gardé à une température constante et passe en continu dans ces canaux où ils sont chauffés par les inducteurs. C'est là que je sèche et je ne vois pas le sens des champs magnétiques créés par les bobines ni le sens des courants créés dans le zinc.


Peut-être fais je fausse route? Pourtant, je suis quasi sûr de la théorie que j'avance. Je regarde des vidéos et des documents depuis ce matin + les jours avants. Dans les vidéos d'explication, un métal est placé dans un solénoide alimenté en courant continue et chauffe très vite et très fort.
Induction_heating_of_bar_crop.jpg
Dans mon cas, j'ai l'impression que le métal qui doit être chauffé est à l'extérieur des solénoides. Le zinc peut il donc être chauffé via le champ magéntique extérieur d'un solénoide?

[phys4]

Bonsoir,
Dans votre second schéma, il apparait nettement un circuit magnétique qui entoure le circuit de zinc liquide et aussi la bobine de chauffage.
Cela agit comme un transformateur, la bobine comprend un grand nombre de spires, ce qui tend à faire circuler dans le circuit de zinc, un courant égal au produit du courant dans la bobine multiplié par le nombre de tours de cette bobine.
Cela ne peut fonctionner qu'avec un courant alternatif, en courant continu, la seule pièce qui chaufferait serait la bobine.
La tension d'alimentation de la bobine doit être asservie à la température du bain, afin de maintenir le zinc liquide.
Quand le four est à l'arrêt, il doit rester du zinc dans les canaux de chauffage et un peu à la bas du bain. Ainsi le circuit zinc restera fermé, et le chauffage peut redémarrer sans manipulation spéciale.

[A voir en vidéo sur Futura]

[gts2]

Voilà un autre schéma disposé autrement ! Dans mon cas, c'est bien un inducteur avec des canaux en forme de W. Cela assure surement une meilleure homogénéisation dans la cuve de Zinc liquide.

Schéma en effet plus lisible. il y a bien induction dans les canaux.

Dans les vidéos d'explication, un métal est placé dans un solénoïde alimenté en courant continu et chauffe très vite et très fort.

Il est clair qu'il ne s'agit pas de courant continu !

Dans mon cas, j'ai l'impression que le métal qui doit être chauffé est à l'extérieur des solénoïdes. Le zinc peut il donc être chauffé via le champ magéntique extérieur d'un solénoide?

A l'extérieur d'un solénoïde alimenté en alternatif, il existe un champ électrique orthoradial d'axe l'axe du solénoïde, donné par , R ayant le rayon du solénoïde, r la distance à l'axe.

[XK150]

Bonjour ,

Pour commencer , chez Inducotherm , votre installation est clairement un pot de galvanisation à canal : https://inductotherm.be/products/pot...canal/?lang=fr

Dommage , ce livre n'est pas en lecture totalement libre : https://books.google.fr/books?id=wWL...0canal&f=false

Voici une vue de principe d'un canal à simple boucle : https://www.semanticscholar.org/pape...6a1f5/figure/0

Si je comprends bien , le bain de zinc sert de boucle secondaire au transformateur simplifié noyau et bobine primaire .

Et ensuite , il y a 2 types de chauffage à induction , direct ou indirect : https://www.yourelectricalguide.com/...n-furnace.html

Vous devriez pouvoir identifier une alimentation triphasée de puissance sur votre installation ...

[harmoniciste]

Bonjour,
Le schéma de votre installation montre assez clairement un transformateur dont le secondaire (le zinc à chauffer) est refermé autour du noyau magnétique
La simple lecture du schéma d'alimentation du primaire devrait vous confirmer qu'il ne s'agit PAS de courant continu, mais d'alternatif 50 Hz

[invite11ef5f72]

Rebonjour à tous,

Tout d'abord merci pour vos réponses, tout est beaucoup plus clair dans mon esprit !

J'ai consulté quasi toutes vos sources et j'ai refait un schéma avec le sens du courant dans le Zinc fondu comme on me l'a demandé pour l'entreprise. Je me suis basé sur la figure suivante et mon résultat est juste après.

Figure de base
2-Figure1-1.png

Mon schéma:
courantinducteur.PNG

Les sens des courants sont-ils corrects ? Je dois impérativement les dessiner sur ce pot à canal en W.

De fait, je m'étais trompé sur le courant continu. Je pensais réellement me rappeler qu'un des responsables m'avait assuré que l'inducteur était alimenté en continu...

[invite11ef5f72]

Oups, mon champ magnétique était dans le mauvais sens ! (rectification par la regle de la main droite avec le pouce pointant le sens de B et le courant vient entourer B avec la paume)

Nouveau schéma :

[harmoniciste]

Non. Vous raisonnez avec un courant courant statique, tandis qu'un transformateur ne peut fonctionner qu'avec un champ magnétique variable

Le champ magnétique est alternatif, et la tension induite est déphasée de 90° par rapport au champ magnétique dans le noyau.
Le courant induit est en phase avec celle ci, puisque l'impédance du secondaire est essentiellement résistive (le zinc).
Il en résulte que le courant dans le zinc est déphasé de 90° par rapport au champ magnétique dans le noyau.

Dans le primaire, il s'ajoute le courant magnétisant, notablement plus faible, en phase avec le champ magnétique.

Voyez le fonctionnement d'un transformateur débitant sur une charge résistive.

[harmoniciste]

Dans l'exemple ci dessous, vous pouvez voir que pour le sens de courant que vous dessinez, le champs magnétique B est dans un sens ou dans l'autre selon l'instant t1 ou t2 considéré.

[invite11ef5f72]

Pour résumer vos explications, en considérant un solénoide entouré sur un barreau ferromagnétique et traversé par un courant alternatif, un champ magnétique est créé par la bobine et ce champs est alternatif également (une fois vers l'écran que vous lisez, une fois vers vous).

Du coup mon sens de courant est bon pour les 2 moments que vous montrez mais mes sens de champs magnetiques non car ils changent ? Concernant la seconde demi période, mon courant sera dans l'autre sens et le champ magnétique variera également 2 fois lorsque le courant est dans l'autre sens ?

Aies-je bien compris vos explications?

[harmoniciste]

Un circuit électrique traversé par un champ magnétique variable est le siège d'une tension induite proportionnelle à la vitesse de changementdu champ.
Si le champ est variable sinusoïdalement, sa vitesse change sinusoïdalement avec le décalage montré dans mon dessin.
Si le champ restait constant, la tension induite dans le circuit électrique serait nulle et ne produirait donc aucun courant.
Tel est le phénomène général de l'induction électrique, utilisé dans tous les transformateurs (entre-autres)