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RÉSUMÉ
Les rayonnements électromagnétiques à hate fréquence ont la spécificité de pouvoir chauffer des matériaux isolants ou très mauvais conducteurs. L’énergie électromagnétique est dissipée dans la masse du produit, ce qui résulte en un transfert d’énergie et donc des procédés très efficaces. Cet article présente les principes et les spécificités des chauffages micro-ondes et haute fréquence. Puis il aborde le thème des allocations réglementaires de fréquences.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Georges ROUSSY : Directeur de Recherche, Université Henri-Poincaré, Nancy
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Jean-François ROCHAS : Directeur général de la société Sairem
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Claude OBERLIN : Ancien Ingénieur Senior de la Division de la Recherche d’EDF
INTRODUCTION
Les rayonnements électromagnétiques à très haute fréquence (supérieure à 10 MHz) sont utilisés couramment dans les télécommunications comme support pour transporter l’information : télévision, radar, téléphonie, informatique.
Peu après la Seconde Guerre mondiale, des produits isolants ou très mauvais conducteurs d’électricité ont été chauffés grâce aux ondes électromagnétiques. Cette propriété a été mise à profit dans de nombreuses applications industrielles à l’aide de deux gammes de fréquences :
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les rayonnements hautes fréquences (HF) dont les fréquences usuelles se situent entre 1 et 400 MHz. Leurs longueurs d’onde varient respectivement de 300 à 0,75 m ;
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les rayonnements micro-ondes (MO) dont les fréquences varient entre 400 et 18 000 MHz, correspondant à des longueurs d’onde respectivement de 75 cm et 1,6 cm.
Bien que les chauffages par HF et MO soient fondés sur le même principe, leurs technologies d’application sont différentes.
En haute fréquence, les longueurs d’onde sont du même ordre ou supérieures aux dimensions des équipements. L’énergie est transférée aux produits grâce à des jeux d’électrodes. Le champ électrique est généralement polarisé.
En revanche en micro-onde, la longueur d’onde étant bien souvent inférieure aux dimensions des équipements de l’installation, toute la technologie utilisée repose sur la propagation des ondes électromagnétiques.
L’énergie électromagnétique est ainsi dissipée dans la masse du produit, en fonction de la distribution du champ électrique qui règne dans l’applicateur en présence du produit à traiter.
Ce type de transfert d’énergie est très efficace, car on sait produire des distributions de champ électrique très intenses, générant des densités de puissance volumique élevées (jusqu’à 10 kW par dm3 de produit).
L’article Chauffage diélectrique se compose de quatre parties :
-
Principes et spécificités ;
-
Technologie ;
-
Applications industrielles ;
-
un fascicule de documentation [D 5 943].
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Conclusion
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3. Fréquences allouées aux usages industriels, scientifiques et médicaux
3.1 Généralités
Dans les spectres électromagnétiques, les ondes électriques couvrent une gamme de fréquence allant de 1 Hz à 1 THz (1012 Hz) (cf. figure 8). Plus haut en fréquence, on trouve les rayons optiques (lumière, IR) et les rayons ionisants (rayons X, γ).
C’est dans la gamme des ondes électriques que l’on retrouve les principales applications comme les télécommunications. On peut citer :
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la radio grandes ondes, ondes moyennes, ondes courtes, FM ;
-
la télévision ;
-
les radars ;
-
la téléphonie.
Ces applications occupent pratiquement toute la gamme de fréquence et une infime partie du spectre a été réservée aux applications spécifiques de chauffage ou d’excitation de plasma. Cette partie est appelée bande ISM (industrielle, scientifique et médicale).
Ce partage du spectre, à l’avantage des télécommunications, est spécifié par des normes qui peuvent évoluer suivant les régions mondiales. En Europe (Grande-Bretagne exclue), c’est la norme EN 55011 qui s’applique ; elle fixe les limites et décrit les méthodes de mesure des perturbations radioélectriques conduites et rayonnées dans la gamme de fréquence de 9 kHz à 400 GHz, pour les appareils industriels, scientifiques et médicaux (ISM).
Le terme haute fréquence (HF) ou radiofréquence (RF) est généralement réservé à la gamme de fréquence de 1 à 400 MHz. Le terme micro-onde (MO) s’applique à la gamme de fréquence supérieure à 400 MHz.
Le tableau 3 indique les gammes de fréquences autorisées pour les applications ISM.
HAUT DE PAGE3.2 Réglementation
La réglementation concernant l’emploi des hautes fréquences et des micro-ondes résulte de deux préoccupations :
-
la protection des personnes ;
-
la compatibilité électromagnétique.
Dans deux domaines très différents – les systèmes de radio communication et les conditions de travail...
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