La présente invention concerne un appareil de chauffage par induction alimenté par le courant alternatif délivré par un réseau standard.
On connaît des appareils de chauffage inductif dans lesquels le courant d'excitation transmis par un branchement au réseau est amené à un excitateur réalisant un champ magnétique alternatif. L'élément à chauffer est soumis à des forces électromagnétiques alternatives élevées de fréquence double de celle du courant du réseau qui sont à l'origine de fortes vibrations entraînant un bruit excessif. Le bruit est tellement intense qu'une application pratique du principe n'est guère possible.
La présente invention se propose de remédier à cet inconvénient en réalisant un appareil de chauffage par induction dans lequel un excitateur est destiné à chauffer par induction un élément à chauffer et constitué par n circuits magnétiques semblables les uns aux autres, comprenant chacun au moins deux pôles magnétiques pourvus d'enroulement d'excitation connectés en série entre eux et à une soucre de courant alternatif, des moyens étant prévus pour produire une différence de phase comprise entre
180 X 0,8 et ,, x 1.2 degrés électriques entre les courants alternatifs d'excitation des différents circuits magnétiques.
Selon une forme de réalisation préférentielle, les n groupes de circuits magnétiques sont constitués par deux groupes dont les champs magnétiques alternatifs sont de directions opposées.
Les deux groupes de circuits magnétiques équivalents, la distance entre l'élément chauffant et l'excitateur, la matière dont est constitué l'excitateur pourront être déterminés de telle manière que la phase du courant d'excitation de l'un des groupes a un retard approximatif de 45 par rapport à la tension d'alimentation, tandis que la phase du courant de l'autre a une avance approximative de 45o sur la tension d'alimentation.
Cette avance de phase et ce retard de phase par rapport à la tension d'alimentation sont de préférence réalisés au moyen d'un condensateur.
La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'un exemple de réalisation et des dessins annexés dans lesquels:
les fig. 1 à 9 illustrent un appareil de chauffage selon l'invention, se présentant sous la forme d'un appareil pour la cuisson,
la fig. 1 est une vue en perspective partiellement coupée de l'appareil de chauffage par induction,
la fig. 2 est une vue en perspective partiellement coupée de l'élément chauffant (une marmite)
la fig. 3 est une vue en perspective partiellement coupée du corps de l'appareil (cuisinière),
la fig. 4 illustre schématiquement l'excitateur,
les fig. 5 à 7 sont des vues schématiques de la structure du circuit d'excitation de l'excitateur,
la fig. 8 et une vue en coupe l'appareil de chauffage par induction illustrant le circuit magnétique.
la fig. 9 est une vue de dessous illustrant les courants de
Foucault dans le fond de la marmite,
les fig. 10 à 14 sont des diagrammes illustrant les différentes forces électromagnétiques appliquées à la marmite, le temps étant porté en abscisses, le courant, le flux magnétique et les forces électromagnétiques étant portées en ordonnées,
la fig. 15 illustre la courbe caractéristique des forces électromagnétiques statiques appliquées à la marmite de cuisson,
la fig. 16 représente la courbe caractéristique de la valeur calorifique de la marmite de cuisson,
les fig. 17 à 19 illustrent une autre forme de réalisation de
L'appareil selon l'invention,
la fig. 17 est une vue de dessous en perspective d'une marmite de cuisson,
la fig. 18 est une vue en perspective d'une table de cuisson,
la fig. 19 est une vue en coupe de l'appareil illustré par les fig. 17 et 18,
la fig.
20 est une vue en perspective d'un excitateur,
la fig. 21 est une vue schématique du circuit d'excitation de l'excitateur de la fig. 20,
la fig. 22 est une vue en perspective d'une autre forme de réalisation d'un excitateur,
la fig. 23 est une vue schématique du circuit d'excitation de l'excitateur de la fig. 22,
la fig. 24 est une vue en perspective d'une autre variante d'un excitateur,
les fig. 25 et 26 sont des vues schématiquement des circuits d'excitation correspondant à l'excitateur de la fig. 24,
les fig. 27 à 30 sont des vues schématiques illustrant d'autres formes de réalisation de circuits d'excitation,
les fig. 31 et 32 représentent le diagramme vectoriel de l'énergie électrique utilisée dans les excitateurs,
la fig. 33 illustre en perspective le noyau de fer utilisé dans un excitateur,
les fig.
34, 35 et 36 sont des vues en perspective de la plaque de la cuisinière et des pôles magnétiques du noyau de fer utilisé dans l'appareil selon l'invention, et
les fig. 37 à 40 illustrent d'autres formes de réalisation des noyaux de fer.
Bien qu'il puisse étre utilisé pour d'autres utilisations, l'appareil selon l'invention sera décrit en référence à une utilisation comme appareil de cuisine, en particulier comme table de cuisson.
En référence aux figures, où les mêmes numéros désignant toujours les mêmes éléments ou des éléments identique, 10 est une marmite se composant du corps en fer 1 1 et d'une plaque 12 en cuivre ou en aluminium solidaire du fond de ladite marmite.
La marmite peut être en fer ou en cuivre, mais il est préférable qu'elle soit réalisée d'une pièce à partir d'une feuille pliée pour éviter les vibrations et le bruit qu'elles entraînent et pour améliorer l'efficacité thermique lorsque le courant d'excitation est transmis par le réseau.
Le corps 20 de la table de cuisson 30 comporte une plaque 30 recouvrant un boîtier extérieur 21, un excitateur 40 et un condensateur déphaseur CB (illustré par la fig. 4) sont disposés dans le corps 20 et un commutateur 22, une fiche 23 et un câble d'amenée de courant. La table de cuisson 30 supporte la marmite 10 et protège l'excitateur 40 tout en conservant un aspect agréable à l'appareil de chauffage. Une plaque en acier inoxydable ou une plaque en verre renforcé ayant une grande résistance mécanique et thermique peuvent être utilisée pour servir de table de cuisson 30. Comme le montre la fig. 4, I'exci- tateur 40 comporte un noyau en fer 50 formé d'une culasse 60 et de quatre pôles d'excitation 71-74, et quatre bobinages 8184 enroulés autour des quatre pôles magnétiques.
La fig. 5 illustre les connexions des quatres circuits d'excitation 81-84. Les enroulements d'excitation 81 et 83 enroulés autour des pôles magnétiques 71 et 73 sont connectés en série à la source de courant en réalisant un circuit d'excitation 80A.
Les enroulements 82 et 84 enroulés autour des pôles 72 et 74 sont connectés en série pour former un autre circuit d'excitation contenant un condensateur déphaseur CB. Les courants d'excitation IA et IB des deux circuits d'excitation ont une différence de phase de 90O de sorte qu'ils engendrent des flux magnétiques OA et OB dont la polarité est illustrée par la fig. 5. Dans ces figures, les symboles n et/ou @) désignent le flux magnétique sortant du pôle magnétique vers le haut, tandis que les symboles Qx et/ou (ffi) désignent un flux magné tique orienté dans la direction opposée.
Les fig. 6 et 7 illustrent le schéma de branchement où chacun des pôles magnétiques 71-74 a son enroulement d'excitation 81-84 bobiné dans le même sens, l'extrémité de l'enroulement étant indiquée par le symbole . . La fig. 6 correspond à la fig. 5. D'autre part, dans la fig. 7, deux enroulements 81 et
83 sont connectés en parallèle, de même que les deux enroulements 82 et 84. La culasse 60, deux pôles magnétiques 71 et
73 ainsi que la marmite 10 constituent le circuit magnétique A.
La culasse 60, deux pôles magnétiques 72 et 74, ainsi que la
marmite 10, constituent le circuit magnétique B. Les flux magnétiques alternatif O-A ou OB parcourent les circuits magnétiques A ou B passant des pôles magnétiques 71 et 72 à
travers la plaque de cuivre 12 du fond de la marmite, le corps
11 de la marmite en fer, puis à nouveau à travers la plaque 12 vers les pôles magnétiques 73 ou 74, comme le montre la ligne
en traits pointillés de la fig. 8. Un courant de Foucault est induit dans le fond de la marmite par les flux magnétiques
alternatif (3A ou ea, de sorte que les pertes par effet Joule dépendent de la résistance de la plaque de cuivre 12.
La fig. 9 illustre les courants de Foucault J formés dans le fond de la marmite par le flux magnétique alternatif EA et/ou
EB. Les champs électromagnétiques qui se forment entre l'excitateur 40 et la marmite 10 seront analysés en fonction de l'excitation du circuit A indépendamment de celle due au circuit B. Le champ électromagnétique engendre deux forces
dont une est la force exercée sur la surface limite du corps 1 1 de la marmite 10, qui attire la marmite sur le noyau magnétique 50. L'autre est la force de Lorentz entre les courants de
Foucault J passant dans le fond de la marmite et les courants
d'excitation passant à travers les enroulements d'excitation 81
84. Les courants de Foucault ont une différence de phase de
1800 par rapport au courant d'excitation.
Par suite les forces de Lorentz constituent une force de répulsion tendant à soulever la marmite 10.
Les figures 10 à 14 sont des diagrammes illustrant les différentes forces électromagnétiques appliquées à la marmite, le temps étant porté en abscisses, le courant, le flux magnétique et les forces électromagnétiques étant portées en ordonnées.
Dans la fig. 10, TA représente le courant d'excitation. Dans la fig. 11, @ A A représente un flux magnétique et F1 une force d'attraction. Dans la fig. 12, J représente un courant de Foucault et F2 une force de répulsion. La force attractive F1 est proportionelle au carré du flux magnétique (3A et varie en fonction du temps à une fréquence double de celle du courant d'excitation.
La force répulsive F2 est proportionnelle au produit du courant d'excitation IA et des courants de Faucault J et varie en fonction du temps à une fréquence du courant d'excitation indique à
celui qui engendre la force attractive Fi. La force FA totale
appliquée à la marmite 10 est représentée à la fig. 13 et est une combinaison de la force attractive et de la force répulsive.
La fréquence de la force totale FA est double de la fréquence du courant d'excitation.
Par suite des champs électromagnétiques décrits ci-dessus, la marmite 10 est soumise à des vibrations qui engendrent un bruit désagréable dans l'appareil de chauffage. Les expérience faites ont permis de détecter des accélérations supérieures à 1 G dans les vibrations produites et le bruit est supérieur à 70
décible de sorte que dans la pratique, le dispositif n'est pas utilisable. Toutefois, en relation avec la présente invention, la force alternative électromagnétique est théoriquement nulle, et
seule une force électromagnétique statique constante est appliquée à la marmite de sorte qu'aucune vibration ni aucun bruit ne peuvent étre engendrés. En pratique, il est possible d'obtenir un appareil de chauffage par induction sans vibrations et
sans bruit.
La solution à ce problème de vibrations et de bruit est expli quée en se référant à nouveau aux fig. 1 à 9, où le courant d'excitation IA est directement prélevé sur la source des enroulements d'excitation 81 et 83 du circuit d'excitation 80A lorsqu'il est enclenché au moyen du commutateur 22. Le courant d'excitation IA est représenté par la relation
IA = Im sin (ot.
r
IB = Im sin (wt + 2 ) dont la phase est avancée de 90O au moyen du condensateur CB, est amené aux enroulements d'excitation 82 et 84 de l'autre circuit d'excitation 80s. Du fait que les courants d'excitation 80A et 80a ont une différence de phase de 900, les flux magnétiques Oaet ea ont également une différence de phase de 900.
La fig. 14 représente la force électromagnétique de l'exemple de réalisation précédent. La force électromagnétique alternative précédente appliquée à la marmite 10 grâce au flux magnétique alternatif a une fréquence double de celle du flux.
Par suite, il existe une différence de phase de l'ordre de 1800 entre les forces électromagnétiques FA et FB appliquées respectivement par les circuits 80A et 80B à la marmite 10. Les résistances magnétiques des circuits magnétiques A et B étant les mêmes, les valeurs absolue des flux magnétiques OA et ea sont égales. Il en résulte que les valeurs absolues des forces électromagnétiques FA et FB sont les mêmes.
La force totale appliquée à la marmite 10 sera analysée cidessous. Les composantes alternative des forces produites par les circuits d'excitation 80A et 8Oa s'annulent de sorte que seule la force statique F (non variable en fonction du temps) reste active, comme le montre la fig. 14. De ce fait, les forces qui sont à l'origine de vibrations verticales dans la marmite sont nulles dans l'appareil de chauffage par induction décrit.
Les vibrations étant considérablement réduite, le bruit diminue également. L'éxperience montre que les accélérations des vibrations sont inférieures à 0,1 G et que le bruit est inférieur à 40 décible si l'on utilise l'agencement décrit.
La fig. 15 illustre le champ électromagnétique statique F dans un appareil de chauffage par induction équipé d'une marmite en fer (perméabilité Fr = 5 000), d'une marmite en cuivre et d'une marmite réalisée à l'aide d'une feuille de fer pliée avec fond en cuivre. Sur la fig. 15, les ordonnées représentent le champ électromagnétique F en ampère-tour (A.T) du courant d'excitation; les courbes a, b et c représentent respectivement les diagrammes correspondant aux trois marmites définies ci-dessus. L'axe des abscisses correspond à l'épaisseur totale du fond de ces trois marmites. L'épaisseur de la feuille de fer de la marmite réalisée dans une feuille de fer pliée, est de 2 mm; toutefois la force électromagnétique n'est pas affectée si l'épaisseur de la feuille a une épaisseur supé rieure à 1 mm.
En référence à la fig. 15, on constate:
1) la force électromagnétique a appliquée à la marmite en fer est une force attractive relativement élevée;
2) la force électromagnétique b appliquée à la marmite en cuivre est une force répulsive inférieure comparativement à celle de la marmite en fer, et
3) la force attractive c dans la marmite réalisée avec une feuille de fer et une plaque de cuivre, décroît rapidement avec l'augmentation d'épaisseur de la plaque de cuivre, de sorte que la force électromagnétique tend vers zéro, la force répulsive augmentant avec l'épaisseur.
En référence à la courbe c (marmite en fer plié avec une plaque en cuivre), si l'épaisseur d de la plaque en cuivre est 0 < d < 1,5, la force électromagnétique sera attractive et elle sera inférieure à la force attractive correspondant à la marmite en fer (courbe a).
Si l'epaisseur d est située dans l'intervalle défini par la relation
1,3 < d < 1,5 la force électromagnétique est inférieure à la force de gravité.
Pour
1,5 < d < 1,7 le champ électromagnétique est légèrement répulsif, mais la valeur absolue est inférieure à l'accélération de la pesanteur de sorte que la marmite reste sur la plaque.
Par suite, on constate que la force électromagnétique F est avantageusement faible dans le domaine des épaisseurs d'utilisées, c'est à dire pour 0 < d < 1,7
et en particulier pour
1,3 < d < 1,7
La force électromagnétique moyenne décroît très rapidement en fonction de l'épaisseur de la plaque de cuivre, car la force attractive appliquée à la partie en fer décroit rapidement tandis que la force répulsive principalement appliquée à la partie en cuivre augmente légèrement. Les vibrations ainsi que le bruit dus à la force électromagnétique statique F sont théoriquement nuls. Toutefois, en pratique, il est très difficile de réaliser deux circuits magnétiques A et B parfaitement équivalents. n subsiste donc une faible composante alternative.
En pratique, pour des forces électromagnétiques statiques faibles, la composante alternative est également faible. Le bruit et les vibrations résultantes sont négligeables.
La fig. 16 montre que l'utilisation d'une marmite en fer avec une plaque de cuivre disposée sous le fond, permet d'augmenter la valeur calorifique par rapport aux deux autres cas étudiés.
Les fig. 15 et 16 montrent les caractéristiques relatives à des structures spécifiques. Il est possible d'obtenir des caractéristiques similaires avec d'autres structures pratiques.
Par exemple, lorsque le fond de la marmite comporte un plaque en aluminium au lieu d'une plaque en cuivre, le champ électromagnétique diminue. Le champ électromagnétique décroît et devient inférieure à la force de gravité pour une plaque d'aluminium dont l'épaisseur est comprise entre 2,1 et 2,7 mm. La force électromagnétique est nulle lorsque l'épaisseur de la plaque est de 2,4 mm. Un phénomène identique se produit lorsque l'on utilise d'autres matières conductrices; en particulier avec une marmite ayant un fond constitué par une plaque ferromagnétique solidaire d'une plaque non magnétique dont le coefficient de conductivité est supérieur à celui de la plaque ferromagnétique.
La force attractive et la force répulsive appliquées à la marmite 10 ont été illustrées ci-dessus. Toutefois, pour ces réalisation, le champ magnétique engendré par l'excitateur 10 produit un champ tournant qui tend appliquer une force de rotation à la marmite 10. La rotation de la marmite peut être empêchée par les moyens décrits ci-dessous.
L'un de ces moyens consiste à conserver une force attractive suffisante sans décroître le champ magnétique statique F, de sorte que la rotation de ladite marmite est empêchée par la force attractive résiduelle. En outre, la marmite ne peut pas glisser même lorsque la table de cuisson s'incline.
Un autre moyen pour empêcher la rotation de la marmite 10 consiste à utiliser une structure mécanique. Par exemple, la forme de réalisation des fig. 17 à 19 présente trois renflements 13 disposés à la base de la marmite qui correnspondent à trois évidements 31 concaves disposés à la surface 30 de la table de cuisson 20. Comme la rotation ne peut pas se faire lorsque les renflements 13 se trouvent engagés dans les évidements 31, le champ électromagnétique statique F est nul, d'où l'absence de vibrations et de bruit.
La fig. 20 illustre une variante d'un excitateur comportant six pôles magnétiques 71-76 du noyau en fer 50. Les enroulements 81-86 sont respectivement bobinés autour des six pôles magnétiques 71-76. Les circuits magnétiques comprenant le noyau 50 et la marmite 10 se subdivisent en trois circuits équivalents A, B et C. Comme le montre la fig. 21, chaque paire d'enroulements, 81 et 84, 82 et 85, 83 et 86 sont connectés de manière à constituer respectivement les circuits d'excitation 80A, 80a et 80c. On applique à ces circuits des courants alternatif ayant une différence de phase de 600 comme
1 2
Im sin wt, Im sin (wt + 31) et Im sin (wt + - r).
3 3
Dans l'appareil de chauffage par induction décrit ci-dessus, la force électromagnétique appliquée à la marmite 10 est approximativement nulle. Ceci découle de l'étude de la fig. 13 qui représente la variation en fonction du temps de la force électromagnétique appliquée à la marmite 10 par les trois circuits magnétiques A, B et C. Les forces électromagnétiques des trois circuits magnétiques sont déphasées de 1200. Leur combinaison est telle que leur résultante est nulle et que seule subsiste une force électromagnétique statique.
La fig. 22 est une vue schématique d'une variante d'un excitateur à 8 pôles. Huit enroulements d'excitation 81-88 bobinés respectivement autour de huit pôles magnétiques 7178 se subdivisent en deux groupes comprenant les enroulements 81, 83, 85 et 87 d'une part et les enrouelements 82, 84, 86 et 88 d'autre part de manière a constituer les deux circuits d'excitation sOA et 80s de la fig. 23.
Les courants alternatifs déphasés de 90" tels que Im sin wt et Im cos wt circulent dans les circuits 80 A 80 B. Les directions relatives des flux magnétiques 3A et Os sont représentées par la fig. 22. L'effet résultant obtenu par la présente variante est analogue à celui obtenu avec le dispositif de la fig. 20.
Après avoir analysé des formes de réalisation d'excitateurs à 4,6 ou 8 pôles magnétiques, on pourrait étudier des excitateurs ayant plusieurs pôles. Il suffit pour cela de les subdiviser en deux ou trois groupes de circuits magnétiques équivalents et de produire une différence de phase de 90O ou 60n entre les courants d'excitation desdits circuits.
Il en résulte qu'il est possible de réaliser un appareil de chauffage par induction ayant des circuits magnétiques entre une marmite de cuisson et un noyau de fer et d'obtenir une composante nulle des forces antraînant des vibrations verticales de la marmite de cuisson en divisant les circuits magnétiques en n circuits équivalents et identiques au point de vue structure et résistance magnétique et en produisant une différance de phase de
1800C
n entre les différents courants alternatifs d'excitation des circuits magnétiques.
En pratique il n'est pas toujours nécessaire d'obtenir une force électromagnétique alternative nulle, mais il convient de s'arranger pour que les accélérations des vibrations verticales soient inférieurs à 1 G, ce qui est inférieur au poids de la marmite. Dans ces conditions, on peut accepter une tolérance de la différence de phase de l'ordre de +20%. Au cours d'expériences, on a constaté que les accélérations de vibrations verticales étaient inférieures à 1 G, pour une valeur calorifique de 1 KW, lorsque la différence de phase avait dévié de 20%.
Dans les exemples précédents, les courants d'excitation forment des champs rotatifs qui ont tendance à entraîner en rotation la marmite de cuisson disposée sur une plaque horizontale. La forme de réalisation suivante est destinée à remédier à cet inconvénient.
La fig. 24 illustre une autre variante d'un excitateur ayant la même structure que celui de la fig. 22 à l'exception des connections des enroulements.
La fig. 25 illustre les connections du circuit d'excitation destiné à empêcher la formation d'un champ rotatif, dans lequel une source de courant alternatif est branché entre une extrémité d'un enrouelement 81 et l'une des extrémités d'un enroulement 87. Ledit courant est par exemple égal à IA = Im sin wt. D'un autre côte une source de courant alternatif ayant un déphasage de 90O est connectée entre une extrémité d'un enroulement 82 et l'enroulement 88. Ledit courant est par exemple égal à la Im cos Wt.
Dans un tel appareil de chauffage par induction, un champ magnétique rotatif ne se forme pas. En plus, il n'est pas possible qu'il puisse y avoir des forces de vibrations verticales agissant sur la marmite. Ceci est dû au fait que lorsque le champ magnétique se déplace progressivement vers les enroulements 81-88 -87-86, le champ magnétique est simultanément déplacé dans la direction opposée vers les enroulements 8283-84-85 et pris dans leur ensemble, ils ne peuvent pas engendrer une force rotative.
La fig. 26 illustre d'autres formes de réalisation des connections des autres circuits d'excitation. Dans ce cas également les forces rotatives s'annulent respectivement.
Les fig. 27 à 30 illustrent une autre façon d'effectuer le déphasage. Dans les circuits illustrés, un circuit d'excitation 80A du circuit magnétique A est équivalent à un circuit d'excitation 80a du circuit magnétique B. Sur la fig. 29, les condensateurs CA et CB sont connectés respectivement en série avec les circuits d'excitation 80A et 80a, sur la fig. 30, les condensateurs CAP et Ca sont respectivement branchés en parallèle avec les circuits d'excitation 80A et 80a, et sur la fig.
28 la self
LA est conectée en série avec le circuit d'excitation SOA. La référence V représente la tension aux bornes, IA et IB étant respectivement les courants dans les circuits d'excitation 80A et 80a. La phase du courant IA circulant dans le circuit d'excitation 80A a un retard de phase de 45o par rapport à la tension
V. Dans l'exemple illustré par la fig. 27, ce déphasage est obtenu par une sélection de la distance entre la surface du noyau de fer et le fond de la marmite ainsi que par le choix de la matière avec laquelle est réalisée la marmite. Dans ce cas la composante résistive du circuit d'excitation 80A est égale à la composante de réactance.
Lorsque la résistance du circuit d'excitation 80A est supérieure à la réactance, la self LA est connectée en série, afin qu'on atteigne le même résultat (voir en particulier la fig. 28). Lorsque la résistance du circuit d'excitation 80A est inférieure à la réactance, le condensateur CA est connecté en série afin qu'on atteigne le même résultat, (voir en particulier la fig. 29). Le condensateur CB du circuit d'excitation 80a est choisi de sorte que la phase du courant IB soit en avance de 45o par rapporte à la tension V. Un fonctionnement similaire peut être atteint par le dispositif illustré par la fig. 30.
L'appareil de chauffage par induction a une force électromagnétique alternative nulle et un facteur de puissance égal à 1 de sorte que l'alimentation puisse être simplifiée.
La fig. 31 est un diagramm vectoriel illustrant les caractéristiques de l'excitateur présentant une différence de phase de 45 entre la tension aux bornes et les courants d'excitation des fig. 27 à 30. Sur la fig. 31, l'axe vertical représente la composante réelle de la puissance tandis que l'axe horizontal représente la composante imaginaire. Les références PA et PB représentent la puissance réelle transmise aux circuits d'excitation SOA et 80B. Pour que la puissance électromagnétique alternative soit nulle, la puissance PA doit être égale à PB. Les références QA et Qa représentent la puissance imaginaire transmise aux circuits 80A et 80B, les références TA et TB représentant la puissance complexe des circuits d'excitation.
Pour que le champ électromagnétique appliqué à la marmite de cuisson soit nul, la différence de phase entre les courants électriques IA et IB doit être de 90". Par suite la différence de phase entre la puissance complexe TA et la puissance complexe TB doit être égale à 90O. La référence Qo représente la puissance imaginaire du condensateur CB branché en série sur le circuit d'excitation 80B, de sorte que la différence de phase entre les puissances complexes TA et TB soit de 900.
Comme le montrent ces figures, lorsque la différence de phase entre la tension aux bornes et le courant n'est pas égale à 45 , dans les circuits d'excitation 80A et 80B, la puissance complexe T = TA + TB transmise par la source vers les circuits d'excitation, conserve une composante imaginaire et par suite, le facteur de puissance sera inférieur à 1.
La fig. 32 représente un diagramme vectoriel dans le cas d'un appareil selon l'invention. Sur les exemples des fig. 27 à 30, le courant électrique IA transmis au circuit d'excitation 80A, a un retard du phase de 45" par rapport à la tension.
D'autre part, le courant IB circulant dans le circuit d'excitation 80B, a une avance de phase de 45" par rapport à la tension; ceci est dû à la présence du condensateur CB. Il en résulte les relations suivantes, où la puissance complexe T = TB + TA n'a aucune composante imaginaire.
IPAI = IQAI Qal = Paiet
ITAI=ITal
Par suite, on constate que le facteur de puissance est égal à 1 et que la puissance de la source d'alimentation peut être réduite.
Dans l'exemple illustré par la fig. 27, lorsque la composante résistive du circuit d'excitation est égale à la composante de réactance par suite du choix de l'intervalle entre la surface du noyau de fer et du fond de la marmite, le choix du marériau utilisé pour réaliser ladite marmite, seul un condensateur complète le circuit. Il en résulte de nombreux avantages, par exemple celui de permettre la réalisation d'un appareil compact, une fabrication bon marché et une alimentation de puissance réduite.
La fig. 33 illustre une forme pratique d'un noyau de fer à quatre pôles magnétiques.
Le noyau de fer 50 comporte un noyau en fer annulaire obtenu par formage d'une plaque en ferrosilicone en forme de rouleau et en le munissant de rainures pour maintenir les enroulements.
Les enroulements 81 à 84 sont maintenus par les rainures 51. La direction des couches de ferrosilicone est telle qu'elles s'opposent au passage des courants de Foucault, de sorte que les pertes dans le noyau sont diminuées. Le noyau illustré par la fig. 33 est réalisé en une pièce.
Les noyaux de fer réalisés à l'aide d'un assemblage d'anneaux individuels et de pièces polaires seront décrits ci-dessous.
La fig. 34 représente des anneaux divers. La référence 60a désigne un anneau de ferrite ainsi que la référence 60b, 60c est une plaque carrée en ferrite, 60d représente un anneau plat de forme carrée, 60e une pièce plate en forme de croix réalisée à l'aide d'un empilement de plaquettes en ferrosilicone, 60f enfin une pièce de forme analogue mais en ferrite.
La fig. 35 illustre diverses formes de pôles magnétiques. La pôle 70a est un pôle magnétique en forme de secteur circulaire constitué par des plaques d'acier empiliées; 70b est un pôle de même forme en ferrite, 70c est un pôle de forme cubique en plaque de tôle d'acier empilées; 70d un pôle de même forme en ferrite et 70e un pôle cylindrique en ferrite.
La fig. 36 illustre divers pôles magnétiques. 90a désigne une pièce polaire en forme de secteur en ferrite; 90b une pièce en ferrite de forme carrée; 90c une pièce polaire circulaire en ferrite.
Il est possible de réaliser des noyaux en fer de forme diverse en assemblant différentes pièces précédentes. Par exemple, la fig. 37 illustre un noyau obtenu par l'assemblage d'un anneau 60a de la fig. 34, un secteur magnétique 70a de la fig. 35 et une pièce polaire 90a de la fig. 36.
La fig. 38 illustre une autre forme de réalisation d'un noyau obtenu par assemblage d'un anneau 60a de la fig. 34 et d'un secteur magnétique 70b de la fig. 35.
La fig. 39 est une autre variante d'un noyau réalisé à partir d'un anneau 60a de la fig. 34 et d'un cylindre magnétique servant de pôle en ferrite 70e de la fig. 35.
La fig. 40 montre un autre assemblage comprenant une plaque en croix 70d de la fig. 35, tandis que la référence 100 désigne une partie non magnétique ayant une grande résistivité disposée d'un côté du pôle magnétique 70d pour diminuer le flux sortant de la surface et diminuer ainsi les pertes dans le noyau.
Les différentes variantes décrites sont particulièrement adaptées à une utilisation dans un appareil de chauffage par induction selon l'invention, grâce à leurs caractéristiques magnétiques, le matériau employé, leur poids, et la facilité avec laquelle les pièces peuvent être réalisées.