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Chauffage par induction

Titre : Calcul du champ H (plaque)

 

Champ H (plaque)





induction heating in a stainless steel plate : simplified geometry
Calcul du champ magnétique H

modèle simplifié (plaque acier).

Introduction

Connaissant la puissance requise dans la pièce à traiter, on recherche la valeur du champ magnétique à sa surface. Il existe des relations théoriques simples qui ont cependant leurs limites, en particulier pour un tube mince.


  • Données :
  • Cible : plaque acier
  • Puissance disponible (Pw) : 50 kW
  • Fréquence (f) : 3000 Hz
  • Résistivité acier (ρ) : 105 nΩ•cm
  • Perméabilité acier (μ) : 1000
  • Largeur plaque (w) : 12.7 cm (5.0 ")
  • Longueur plaque (L) : 25.4 cm (10 ")
  • Epaisseur plaque (t) : 0.635 cm (0.25 ")

Question / Réponse

  • Calcul du champ magnétique H en surface pour obtenir une telle puissance ?

  • Réponse :

Dans le modèle "a", la bobine est un segment ("edge") pour lequel Ht permet d'obtenir une puissance 5 kW. On part du modèle défini par les données ci-contre. Puis on part d'une valeur "quelconque" du flux tangentiel Ht pour la faire varier avec LabelMover dans la configuration "optimisation" de la valeur "Joule heat Average" du volume "inox" :

LabelMover results
Résultats LabelMover - modèle "a".

Le tableau suivant compare les résultats (A/m), le nombre de noeuds étant < 10 000, la précision est moyenne.

Théorie Modèle "a" Modèle "b"
21247 20729 56114

Champ magnétique surfacique (A/m)


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Compléments

  • Pré-calcul de l'intensité du champ magnétique
  • Epaisseur de peau δ = 1/2π•√(ρ/μ•f) = 0.029 cm
  • La valeur du champ H est donné par
    H0² = (Pplaque•108)/(2.5f•L•μ•t•w•Q) = 71529
  • Q variable donnée par la relation Q ≅ δ/t (valable pout t/δ > 8 - cible rectangulaire).Soit Q = : 0.045
  • En définitive, H0 = 267 oersted soit 21247 A/m

  • La cible acier est beaucoup plus résistive que l'acier, il y a alors deux modèles proposés. L'un "a" correspond au calcul théorique simple d'une nappe de courant. Le second "b" est un modèle plus complet tenant compte de l'environnement. En particulier de l'energie qui est nécessaire à la circulation des lignes de champ.

Fichiers


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