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demande déposée le 26 janvier 1956 à 13 h.; brevet octroyé le 15 février 1956.
SOCIETE : MAGNETHERMIC CORPORATION, résidant à
YOUNGSTOWN, OHIO (E.U.A.).
(Mandataire : Office KIPRKPATRICK-C.T. PLUCKER).
APPAREILS DE CHAUFFAGE PAR INDUCTION.
(ayant fait l'objet d'une demande de brevet déposée aux E.U.A. le 27 janvier 1955 au nom de B.E. McArthur - déclaration de la déposante).
Lettre rectificative jointe pour valoir comme de droit, à la date du 22/3/56: Page 13, ligne 25, lire l'équation :
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(1) dl = 3160 ici , (dl =1250 /Pl ), au lieu de: 'f#±s ViT" (1) dl :::: 3160 PI , (d = 1250 P1 ) -7- Page 13, avant dernière ligne, lire : f = la fréquence, en cycles par seconde, du courant dans l'inducteur. s = le facteur d'espace. au lieu de: f = la fréquence, en cycles par seconde, du courant dans l'inducteur.
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La présente invention concerne les dispositifs électriques d'un appareil pour le chauffage par induction de pièces métal- liques, comprenant un inducteur qui entoure une chambre de chauffage dans laquelle on place les pièces qui doivent être chauffées par des courants induits, et elle concerne spécialement les dispositifs électriques alimentés par une source d'énergie électrique triphasée.
Dans les appareils de chauffage par induction connus du type précité, l'inducteur se compose généralement de trois bobines séparées placées l'une derrière l'autre dans le sens de la
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longueur, chaque bobine étant composée d'un certain nombre de spires hélicoïdales . Il a été jugé nécessaire de munir ces inducteurs de distanceurs annulaires en matière isolante intercalés entre les extrémités des bobines successives, parce qu'il y a une différence de potentiel relativement importante entre les spires d'extrémité de deux bobines voisines. La densité du flux magnétique aux endroits de la chambre de chauffage entourés par ces distanceurs est nettement plus faible qu'aux autres endroits de la chambre de chauffage, du fait que ces endroits ne sont pas entourés de spires de l'inducteur.
Ce manque de régularité dans la répartition du flux magnétique suivant la longueur de la chambre de chauffage a un effet nuisible sur le chauffage des pièces métalliques introduites dans la chambre.Les calories produites par l'induction élec- trique sont réparties irrégulièrement, et l'égalisation des températures dans la pièce traitée ne peut être obtenue, si toutefois elle est possible, que par des échanges de chaleur entre parties de la pièce, ce qui signifie un ralentissement du processus de chauffage et une réduction correspondante du débit de l'appareil de chauffage.
La réduction de la densité du flux magnétique aux extrémités voisines ou près des extrémités voisines de deux bobines successives est aussi provoquée par le déphasage relativement important entre les forces magnétomotrices produites par les courants qui alimentent la bobine intermédiaire et une des bobines d'extrémité de l'inducteur, ''angle de déphasage étant de 120 si le dispositif électrique de l'appareil de chauffage est alimenté par une source triphasée normale. Ce déphasage entraîne une dispersion appréciable du flux aux ou près des extrémités voisines de deux bobines successives', de sorte qu'à cet endroit, la densité de flux est moindre qu'aux autres endroits de l'inducteur.
La présente invention a pour but de procurer un dispositif électrique pour appareil de chauffage par induction de piè-
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ces métalliques du type décrit, capable de chauffer les pièces entourées par l'inducteur de façon plus uniforme qu'il n'avait été possible jusqu'ici dans le cas où l'inducteur est alimenté de courant triphasé normal.
L'invention a aussi pour but de procurer un dispositif électrique pour appareil de chauffage par induction de pièces métalliques du type décrit, dans lequel ce résultat est obtenu sans augmentation du coût de l'appareil de chauffage.
Ces buts sont atteints premièrement par un agencement du dispositif électrique de l'appareil de chauffage par induction grâce auquel le déphasage entre les forces magnétomotrices produites par les courants dans les différents groupes de spires de l'inducteur est considérablement réduit, la réduction d'angle de déphasage étant de 1200 à 60 dans le cas d'un courant triphasé,Cette réduction et la diminution de différence de potentiel correspondante permettent de supprimer les distanceurs annulaires en Matière isolante intercalés dans l'inducteur à différents endroits espacés longitudinalement, et l'inducteur peut être constitué, au contraire, d'une série ininterrompue de spires conductrices de l'électricité allant d'une extrémité à l'autre de l'inducteur.
L'inducteur, au lieu de se composer de trois bobines distinctes et espacées, se compose, au point de vue électrique, de trois groupes de spires, un groupe intermédiaire et deux groupes d'extrémité, chaque groupe étant connecté à une source monophasée différente, .ces trois sources étant, de préférence, trois transformateurs monophasés.
Cett-e diminution du déphasage peut être obtenue sim- plement en inversant, dans le dispositif électrique de l'appareil de , chauffage, les connexions électriques relatives au groupe de spires intermédiaire.
En supprimant les distanceurs en matière isolante et en construisant l'inducteur avec un seul conducteur spiralé sans
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interruptions, on obtient une répartition longitudinale du flux dans l'inducteur considérablement plus régulière.
Un autre perfectionnement important peut être réalisé dans ce sens, suivant une autre particularité de l'invention, en produisant un " chevauchement des phases n entre groupes de spires voisins de l'inducteur. Ce n chevauchement des phases " réside en ce que des parties de l'inducteur, situées à l'endroit de rencontre de deux groupes de spires, successifs, sont connectées aux deux sources monophasées qui alimentent ces deux groupes de telle façon que les courants de ces deux sources monophasées se mélangent dans les spires.de ces parties d'inducteur.
Un inducteur avec " chevauchement des phases " se compose donc de groupes de spires principaux s'étendant sur une longueur relativement grande et de petites zones de spires alternée les groupes principaux étant alimentés chacun par une seule des trois sources monophasées, et les petites zones étant alimentées par les courants mélangés-des. deux sources monophasées qui alimentent les deux groupes principaux adjacents à chaque zone.
Dans le cas où le déphasage entre le groupe intermédiaire et un groupe extérieur est de 60 C, comme décrit ci-dessus, 1, déphasage entre une petite zone intercalaire et son groupe principal adjacent n'est que de 30 . Ceci entraîne une nouvelle réduction, de la différence de potentiel entre spires voisines. Un inducteur à " chevauchement des phases ", composé de trois groupes de spires principaux et de deux petites zones intercalaires n'aura que des déphasages de 30 au maximum entre ses forces magnétomotrices, quand il est alimenté par une source de courant triphasé.
Dans une forme d'exécution préférée de l'invention, le dispositif électrique d'un appareil de chauffage par induction a, par conséquent, six connexions entre les trois sources monophasées et les divers groupes et zones de spires de l'inducteur. Parmi ces connexions, si on les r 'rote d'une extrémité de l'inducteur à
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l'autre, la première et la troisième connexions vont d'une source monophasée à un groupe de spires d'extrémité, la cinquième et la, deuxième connexions vont de la deuxième source monophasée au groupe de spires intermédiaire, et la quatrième et la sixième connexions vont de la troisième source monophasée à l'autre groupe de spires d'extrémité.
L'invention est décrite, à titre d'exemple, ci- après avec référence aux dessins annexés qui représentent deux formes d'exécution de l'invention.
La figure 1 est une vue schématique d'un inducteur montrant une forme d'exécution de l'invention.
La figure 2 est un diagramme vectoriel montrant les phases d'une source de courant triphasé normale, comme représentée à la figure 1.
La figure 3 est un autre diagramme vectoriel donnant les relations de phase dans le dispositif électrique des appareils de chauffage représentés aux figures 1 et 4.
La figure 4 est une vue de face d'une seconde forme d'exécution de l'invention avec " chevauchement des phases ".
La figure 5 est un troisième diagramme vectoriel montrant les déphasages qui peuvent être obtenus avec le " chevauche- ment des phases " utilisé dans l'inducteur de la figure 4, et
La figure 6 est une vue schématique d'une zone de " chevauchement des phases ".
La figure 4 représente un inducteur en substance cylindrique 5 constitué par un enroulement hélicoïdal ininterrompu.
Celui-ci peut être obtenu à l'aide d'une seule longueur de conducteur de cuivre creux (voir 5b) s'étendant d'une extrémité à l'autre de l'inducteur.
Les spires de l'enroulement inducteur sont bobinées sur un tube métallique en substance cylindrique 6 en matière non magnétique et résistant aux hautes températures, comme l'acler inoxyda-
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ble.Le tube peut être à double paroi et comporter une ou plusieurs fentes longitudinales étroites, comme indiqué en 7, remplies de matière non conductrice de l'électricité, qui empêchent les courants de circuler dans le il tube dans le sens circonférentiel. Sans ces in- tercalaires longitudinaux non conducteurs, des courants seraient induits dans le tube qui serait porté à une température exagérée.
Le conducteur 5 est refroidi, pendant le fonctionnement de l'appa- reil de chauffage, par un fluide de refroidissement qui circule dans l'enroulement inducteur et s'échappe de différents points de celui-ci.
La description qui précède s'applique également aux deux formes d'exécution des figures 1 et 4, La figure 1 ne donne pas de détails mécaniques de construction de l'appareil de chauffage mais ces détails sont les mêmes qu'à la figure 4. La différence entre les formes d'exécution des figures 1 et 4 est uniquement élec- trique et consiste principalement en la manière dont les connexions électriques sont établies entre les enroulements secondaires cor- respondants des trois transformateurs monophasés et certaines spi- res choisies de l'enroulement inducteur..Sur les deux figures, les éléments semblables ou remplissant des fonctions semblables portent les mêmes références.
Dans les deux formes d'exécution, l'alimentation de l'inducteur se fait partir d'un réseau triphasé 1, 2 et 3 connecté en triangle aux enroulements primaires 31a, 23a et 12a de trois transformateurs monophasés séparés 31, 23 et 12. L'enroulement inducteur 5 a trois groupes de spires L, M et N qui constituent ensemble un enroulement ! Ininterrompu sans interposition d'aucun distanceur isolant en quelque point que ce soit, de sorte que la dernière spire de tout groupe est immédiatement suivie de la pre- mière spire du groupe suivant.
Le groupe L est alimenté par l'en- roulement secondaire 31b du transformateur 31 par l'intermédiaire des conducteurs a1, a2, le groupe M est alimenté pa l'encoule-
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ment secondaire 23b du transformateur 23 par l'intermédiaire des conducteurs bl, b2, et le groupe N est alimenté par l'enroulement secondaire 12b du transformateur 12 par l'intermédiaire des con- ducteurs c1,c2,
Les connexions entre le réseau 1, 2 et 3 et les enroulements primaires 12a et 31a des transformateurs respectifs 12 et 31 et celles reliant'.les enroulements secondaires correspondants 12b et 31b aux groupes N et L de l'inducteur sont symétriques, de sorte que les forces magnétomotrices produites par les courants dans les groupes L'et N et les flux magnétiques établis par ceux-..
ci sont déphasés de 1200.Ceci est représenté en A et C sur les diagrammes vectoriels des figures 2, 3 et 5, le flux magnétique produit par l'excitation du groupe N précédant celui produit par l'excitation du groupe L du même angle de phase.Il faut noter qu'il n'a pas été question jusqu'ici des parties d'inducteur h1,h2 représentées à la figure 4. Il en sera question plus loin, quand leur fonction sera expliquée en détail.
L'alimentation du groupe intermédiaire M de l'inducteur 5 se fait à l'aide de courant du transformateur 23 dont le sens de circulation ,est inversé.L'inversion de ce courant est obtenue, comme les figures 1 et 4 le montrent, en inversant une paire de conducteurs d'alimentation 8 et 9 qui vont des phases 3 et 2 du réseau respectivement à l'enroulement primaire 23a, du transformateur 23, l'inversion des conducteurs 8 et 9 étant indiquée en X.
L'inversion du courant dans l'enroulement primaire 23a entraîne une inversion correspondante du courant dans l'enroulement secondaire 23b et une inversion de la force magnéto-motrice résultai! de l'excitation du groupe M de l'inducteur.Le vecteur de la force magnéto-motrice change donc de sens ou de 180 , ce changement étant indiqué aux figures 3 et 5 où le vecteur initial est représenté en pointillé en B et le vecteur renversé en trait plein en Bx .Dans le? deux dispositifs des figures 1 et 4, la phase Bx de la force
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M néto-motrice établie par excitation du groupe M de l'enrouleme inducteur et s'exerçant dans ce groupe, devance de 60 la phase A de la force magnéto-motrice agissant dans le groupe inducteur L,
et retarde aussi de 60 sur la phase C de la force magnéto-motrice agissant dans le groupe inducteur N.
Comme la figure 1 le montre en détail, dans le dispositif électrique y représenter un conducteur a23 venant d'une extrérmité de l'enroulement secondaire de transformateur 31b est reliéà -un conducteur b1 venant d'une extrémité de l'enroulement secondaire de transformateur 23b. Le point de jonction est relié.,- par un conducteur b, à une prise 25 sur une spire unique de l'enroulement inducteur.
De même, un conducteur b2 venant de l'autre extrémité de l'enroulement secondaire 23b est relié à un conducteur c1 venant d'une extrémité de l'enroulement secondaire de transforma- teur 12b, et le point de jonction est relié, par un conducteur bc. , 3 une prise 50 sur une autre spire unique de l'enroulement inducteur
Les spires 25 et 50 sont disposées le long de l'inducteur de préférence de telle façon qu'il y ait au moins autant de spires entre chacune de ces deux prises et l'extrémité la plus rapprochée de l'inducteur qu'entre les deux prises elles-mêmes.
En construis- at l'inducteur d'une seule longueur dé conducteur bobiné en une série de spires ininterrompues peu-espacées, et en con- nectant les enroulements secondaires des transformateurs monophasés 31,23 et 12 aux prises de l'inducteur, comme précité, la différence de potentiel relativement élevée présente entre les extrémités contiguës de sections successives et séparées d'inducteurs d'autres types cités ci-avant ne se trouve plus ici,et les isolateurs de séparation mis entre ces extrémités ne sont donc plus nécessaires.
Il s'ensuit un effet d'éehauffément considérablement plus grand dans les parties de la chambre de chauffage radialement à l'intérieur des extrémités contiguës de groupes de spires successifs, comparativement a l'effet d'échauffement modéré ou faible obtenu dans ces régions
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quand on utilise des isolateurs de séparation.En outre, l'absence, 'de distanceurs en matière isolante rend la construction de l'appa- reil de chauffage plus simple et plus économique.
Le dispositif électrique représenté à la figure 4- constitue un perfectionnement important des appareils de chauffée par induction du type auquel l'invention se rapporte. La particula- rité marquante de ce dispositif réside dans l'application, à certaines parties choisies de ; l'inducteur, du " chevauchement des phases ". Cet aspect de l'invention est décrit ci-après.
L'inducteur de la forme d'exécution de la figure 4 a trois groupes principaux de spires L, M et N s'étendant longitudinalement et alimentés avec des courants tirés séparément du réseau triphasé 1, 2 et 3, de la manière décrite avec référence à la figure 1. Les enroulements primaires et secondaires des trois transformateurs monophasés 31, 23 et 12, sont utilisés, comme précité avec référence à la figure 1, pour envoyer des courants dans les trois groupes respectifs L, M et N. Le groupe intermédiaire M reçoit son courant de la phase intermédiaire, le groupe N de droite reçoit son courant d'une phase en avance, et le groupe de gauche N reçoit son courant d'une phase en retard.
Comme déjà dit, les conducteurs d'alimentation 8 et 9 de l'enroulement primaire 23a du transformateur 23 sont inversés en X, de façon à renverser la phase de la force magnéto-motrice établie par excitation du groupe intermédiaire M, afin de réduire le déphasage entre' les forces magnéto-motrices établies par le courant dans ? groupe M et chacun des groupes extrêmes N et L respectivement, la ré- duction de déphasage étant de 1200 à 60 , comme dans le cas de la figure 1.
Les enroulements secondaires 31b, 23b et 12b des transformateurs 31, 23 et 12 sont connectés par des paires de conducteurs a1, a2 et bl, b2 et cl' c2 à des spires uniques choisies de l'inducteur 5, chacune de ces spires étant munie, à cet effet, d'une
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prise de connexion. Quatre prises 2., 27, l$ et 51 sont prévues entre les extrémités de l'inducteur, des zones d'inducteur Ion i Zud.ine.2es relativement courtes hl, h2 était comprises entre les prises 24-27 et les prises 48-51 respectivement.
En Y et en Z, les conducteurs de chacune des deux paires
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as ble b. et cl sont inversés de façon que les conducteurs bl et b2, venant des extrémités opposées de l'enroulement secondaire 23b du transformateur 23, embrassent non seulement les spires comprises
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entre les prises 27 et 4.8 mais aussi les spires des zones hl et h Il-1" De même" les conducteurs al et a2 embrassent non seulement le g'oupe principal L, mais aussi la petite zone hl, et lés conducteurs el et c2 embrassent à la fois le groupe principal N et la plus petite zone
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h2*Yl y a donc chevauchement, par les conducteurs bl et b2, des deux petites zones hl et h2' et aussi chevauchement de la zone hl 1'2.r les conducteurs al et a2' et chevauchement de la zone leu par les conducteurs c, et 2.
Pour donner un exemple de " chevauchement de phases " qui est le présent aspect de l'invention, il est supposé que l'in- ducteur représenté à la figure 1 est composé de 75 spires, les
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trois groupes h, 11 et N de l'inducteur ayant chacun 27 'spires, l'en, roulement secondaire 12b du transformateur 12 étant connecté au premier groupe N qui reçoit du courant de la phase A de la figure 3, l'enroulement secondaire 23b du transformateur 23 étant connecté au
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groupe intermédiaire Bzz qui reçoit donc du courant de la phase Bx, et 1 enroulement secondaire 31b du transformateur 31 étant connecté au groupe L qui reçoit son courant de la phase C.
En outre, dans l'exem-
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ple considéré, les deux zones hl et h2 ont trois spires chacune, les zones h1 et h2 recevant leur courant de la phase Bx, la zone h2
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recevant en outre du courant de la -chase A et la zone h- recevant ercore du courant de la phase C.
Quoique les trois ;'hases du courant appliqué aux différents groupes de spires de 1-'inducteur sont minutées dans l'or-
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dre des phases A, C et B, comme le diagramme vectoriel de la fig
2 le montre, les relations de phase des forces magnéto-motrices établies par les courants de ces phases dans des parties de l'in- ducteur sont modifiées à cause de l'inversion en X des conducteurs et 9, de telle façon que la phase de la force magnéto-motrice établie dans le groupe intermédiaire M soit décalée de 180 , la phase passant, à la figure 3, de la ligne en trait plein B à la ligne en pointillé Bx.
Le déphasage entre les forces magnétomotrices des deux autres groupes de spires alimentés par les courants des phases A et C respectivement et la force magnéto-motrice du groupe inter- médiaire passe ainsi de 120 à 60 , comme la figure 3 le montre, et la séquence des phases tourne ainsi dans le sens horlogique de la phase A à la phase Bx et de là à la phase C, avec un angle de déphasage de 60 entre deux phases successives.
Les zones de " chevauchement de phases " h1, h2 sont alimentées chacune par un mélange de courants de deux phases suc- cessives, un des courants étant dérivé de la phase Bx qui est la phase B inversée.
Dans la zone h2, les courants mélangés sont tirés des transformateurs 12 et 23 qui produisent chacun individuellement une force magnéto-motrice respectivement de phase A et de- phase Bx.
Ces forces magnéto-motrices, déphasées de 60 , produisent, quand elles sont mélangées dans la zone h2, une force magnéto-motrice elles sont mélangées dans zone h2, une force magnéto-motrice de phase intermédiaire ABx, comme la figure 5 le montre, le déphasage entre cette phase intermédiaire et l'une ou l'autre des deux phases A et Bx n'étant que de 30 .
De même, dans la zone hl., les courants mélangés sont tirés des transformateurs 31 et 23 qui produisent cha- cun individuellement une force magnéto-motrice respectivement de phase C et de phase Bx, Ces forces magnéto-motrices, déphasées de 60 , produisent, quand elles sont mélangées dans la zone hl., une force magnéto-motrice de phase intermédiaire CBx, comme la
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figure 5 le montre,le déphasage entre cette phase intermencaiffe et l'une ou l'autre des deux phases C et Bx étant de nouveau de 30 De cette manière, le déphasage entre deux phases successives quel- conques des phases A, ABx, Bx, CBx et C n'est que de 30 .
En allant de l'extrémité droite à l'extrémité gauche de l'inducteur de la figure 4, les phases précitées des forces magnéto-motrices s'exer- cent dans l'ordre ci-dessus dans chacun des groupes ou zones successifs de spires N, h2, M, hl, L, le déphasage étant constant et de valeur 30 entre deux phases successives quelconques.Par ces phases successives, un " champ progressif m de flux magnétique exer- ce une poussée magnétiquesur une pièce glissée entre les spires de l'inducteur, faisant avancer la pièce vers et à travers l'ouver- ture de gauche de la chambre de chauffage à l'intérieur de l'in- ducteur.
La particularité marquante du " chevauchement des phases " décrit ici réside en ce qu'il est possible d'appliquer trois courant monophasés ou davantage à un enroulement inducteur de chauffage de façon à éviter des interruptions, dans le sens longitudinal, entre les différents groupes de spires de l'inducteur alimentés par des courants de phases différentes,, et d'assurer qu'une pièce entourée par les spires de l'inducteur soit chauffée en substance uniformément sur toute sa longueur.
En pratique, un inducteur à spires ininterrompues et à n chevauchement des phases " comme décrit ci-dessus et représenté à la figure 4, présente une chambre de chauffage dans laquelle une pièce à traiter peut être introduite par une extrémité ouverte pour y être chauffée, et ensuite évacuée par l'une ou l'autre extrémité ouverte.
Ci-après est-donnée la façon de calculer la longueur des zones h1 ou h2 de " chevauchement de phases " et corollaire- ment le nombre de spires utilisées dans une telle zone, pour un inducteur donné, avec rence à la figure 6 qui représente
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schématiquement une zone de " chevauchement de phases ", " La longueur d'une zone de " chevauchement de phases " dépend des facteurs suivants : (A) Le déphasage entre deux phases successives.
(B) Certaines données de matières, comme la résistivite et la perméabilité du conducteur qui compose l'inducteur et des pièces à traiter.
(C) La fréquence des tensions et des courants utilisés dans le dispositif électrique.
(D) Les dimensions physiques de l'inducteur et des pièces à traiter, en particulier le diamètre intérieur de l'inducteur et le diamètre extérieur des pièces à traiter (si ces dernières ont la forme d'une barre cylindrique, ce qui sera le plus souvent le cas).
(E) La profondeur de pénétration du courant dans l'in[ducteur et dans la pièce à traiter.
Le calcul détaillé donné ci-après concerne le cas d'une source de courant triphasé avec les phases disposées comme à la figu. re 2 et les courants de deux phases successives mélangés dans une région de " chevauchement de phases ".
A la figure 6, "a " indique le diamètre intérieur de l'enroulement inducteur et " a " le diamètre extérieur d'une pièce à traiter constituant la charge.La profondeur de pénétration du courant dans l'enroulement inducteur est donnée par l'équation:
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où Pl = la résistivité du conducteur de l'enroulement inducteur en ohms-pouces (en ohms-centimètres). f = la fréquence, en cycles par seconde, du courant dans l'inducteur.
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La profondeur de pénétration d2dans la pièce à traiter est donnée par l'équation :
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où P2 = la résistivité de la pièce à traiter en ohms-pouces (en ohms-centimètres) u = la perméabilité de la pièce à traiter (nombre sans dimension ) f = la fréquence du courant en cycles par seconde.
Ensuite a1 le diamètre intérieur réel de l'inducteur, est donné par l'équation : (3) a1 = a + d1 et a1o, le diamètre extérieur réel de la pièce à traiter, est donné par l'équation : i (4) a1o = ao- d2
Dans les équations (3) et (4), dl, a, ao et d sont en pouces, et par conséquent a et a1o aussi.
Le chevauchement de phases h est alors donné par l'équation finale :
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Les cas pratiques suivants sont donnés à titre d'exemple:
Le réseau est triphasé avec la disposition des phases de la figure 2,le conducteur étant en cuivre et la nièce à traiter 11 en aluminium.
Diamètre intérieur de l'inducteur : a = 7,854"(20 cm) Diamètre extérieur de la.pièce à traiter :ao = 7,000" (17,8 cm).
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Résistivité du cuivre: P1 = 0,8 x 10-6 ohr.s-pouces (0,315 x 10-6 ohms-centimètres).
Résistivité de l'aluminium: P2 = 2, 24 x 10 ohms-pouces
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(0,88 x 10-6ohms-centimètres).
Perméabilité de l'aluminium : u = 1.
Fréquence : 60 cycles par seconde.
On tire des équations (1) et (2) : d1 = 0,38 pouce (9,6 mm) et d2 = 0,611 pouce (15,6 mm)
Ensuite,on tire des équations (3) et (4) :
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ai = a + d1 = 7,875 pouces + 0,380 pouce = 8,255 pouces (:206 a = ao - dz = 7,000 pouces - 0,611 pouce = 6' 3S9pas (16, ?Jcm)
Le chevauchement de phases h est donné par l'équation (5): a1 a1
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h e' z ao 25 2 6,389, = 0,933 pouce (2,36 cm)
Dans les conditions ci-dessus, le chevauchement de phases calculé est donc de 0,933 pouce (2,36 cm).
En pratique, il est préférable que les zones de " chevauchement de phases " soient composées d'un nombre entier de spires; la valeur calculée pour la longueur de cette zone ne peut donc pas être adoptée en pratique. Si tw est la largeur d'une spire y compris son isolant, la longueur de la zone de " chevauchement de phases Il choisie est le multiple de twse rapprochant le plus de la valeur calculée.
Dans le cas considéré, tw= 0,407 pouce (10 mm).. Trois spires donnent donc une longueur h = 1,221 pouce (30 mm) supérieure de 0,288 pouce (6,4 mm) à la valeur calculée. Deux spires donnent une longueur h = 0,814 pouce (20 mm) inférieure de 0,119 pouce (3,6 mm) à la valeur calculée.On utilise donc, de préférence, dans ce cas, une zone de " chevauchement de phases " composée de deux spires.
Autres exemples.:
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Diamètre de la pièce Diamètre int,inducteur Chevauchement
7,000 pouces(17,$ cm) 7,875 pouces(20,1 cm) 0,933 pouce(2,36 cm) 10,000 pouces(25,4 cm) 11,000 pouces(27,94 cm) 0,995 pouce(2,53 cm) Diamètre de la pièce Diamètre int.
inducteur Chevauchement 7,000 pouces(17,8 cm) 8,340 pouces(21,1 cm) 1,340 pouce(3,4 cm) 10,000 pouces(25,4 cm) 11,530 pouces(29,2 cm) 1,530 pouce(3,9cm)
Le calcul est basé sur l'hypothèse que' le déphasage ent courants de phases successives par lesquels les différents groupes ou zones des inducteurs sont excités, est celuidécrit pour le réseau triphasé précité.Pour d'autres formes d'exécution de l'invention où le déphasage entre les courants alimentant les grou- pes ou zones successifs de l'inducteur est différent du cas décrit avec référence à la figure 1, le " chevauchement de phases Il est dans le rapport inverse des cosinus des angles de déphasage corres- pondants.
REVENDICATIONS
1.- Dispositif électrique pour un appareil de chauffage par induction de pièces métalliques, comprenant un inducteur entourant une chambre de chauffage dans laquelle on place les pièces qui doivent être chauffées par des courants induits, ce dispositif étant alimenté par une source d'énergie électrique triphasée, caractérisé en ce que cet inducteur est constitué d'une série ininterrompue de spires allant d'une extrémité à l'autre de l'inducteur et alimenté par des courants de trois sources monophasées de courant à basse fréquence qui sont connectées à la source triphasée d'énergie électrique de façon qu'un courant d'une phase différente circule dans chacun d'au moins trois groupes successifs de spires de l'inducteur, les courants circulant dans des sens tels dans les trois groupes que la fore'!:
magnéto=motrice établie par excitation des spires du groupe intermédiaire de ces trois groupes soit dephasée par rapport aux forces magnéto-motrices établies
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par excitation des spires des autres groupes d'un angle de pas plus de 60 .
2. - Dispositif électrique pour un appareil de chauf- fage par induction de pièces métalliques, suivant la revendication
1, caractérise en ce que les connexions électriques appartenant au groupe intermédiaire de spires de l'inducteur sont inversées par rapport aux connexions correspondantes des deux autres groupes.
3-.- Dispositif électrique pour un appareil de chauffage par induction de pièces métalliques suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une connexion allant d'une source monophasée alimentant le groupe intermédiaire de spires de l'inducteur à ce groupe est reliée à une connexion allant d'une source monophasée alimentant un des deux autres groupes de l'inducteur à ce groupe mentionne en dernier lieu.
4.- Dispositif électrique pour un appareil de chauffage par induction de pièces métalliques suivant la revendication 1 ou 2, ceractérisé en ce que des zones longitudinales courtes de l'in- due beur sont intercalées entre des zones longues, les spires de chaque zone longue étant alimentées par'une source différente d' entre les trois sources monophasées et les spires des zones courtes étant alimentées par les courants mélangés tirés de deux sources monophasées qui alimentent les spires des zones longues voisines de la zone courte considérée.
5.- Dispositif électrique pour un appareil de chauffage par induction de pièces métalliques suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend trois paires de conducteurs pour faire passer séparément les courants de chacune des trois sources monophasées à six spires espacées de l'inducteur, la première et la sixième spires étant disposées aux- deux extrémités de l'inducteur, les conducteurs de la première paire étant reliés à la première et à la troisième de ces spires espacées, les conducteurs de la seconde paire étant reliés à la cinquième et à la deuxième de
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ces spires espacées, et les conducteurs de la troisième paire étant reliés à la quatrième et à là sixième de ces spires espacées.
6. - Dispositif électrique pour un appareil de chauffage par induction de pièces métalliques suivant la revendication 5> caractérisé en ce que le nombre de spires entre la première et la seconde, entre la troisième et la quatrième, et entre la cinquième et la sixième de ces spires espacées est nettement supérieur au nombre de spires entre la deuxième et la troisième et entre la quatrième et la cinquième de ces spires espacées. '