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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 :
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Principes et spécificités ;
-
Technologie ;
-
Applications industrielles ;
-
un fascicule de documentation [D 5 943].
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Fréquences allouées aux usages industriels, scientifiques et médicaux
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2. Spécificités du chauffage diélectrique
2.1 Généralités
On ne présentera ici que les spécificités et les originalités propres à l’utilisation des hautes fréquences et des micro-ondes : les limites d’utilisation ou les inconvénients de ces deux procédés seront abordés au cas par cas lors de la présentation des diverses applications industrielles (cf. article ).
Un élément de matière, de volume ΔV, dont la permittivité complexe est
, placé dans un champ électrique de valeur efficace E (V/m) et de fréquence f (2 450 MHz pour les micro-ondes et 27,12 MHz pour les hautes fréquences) reçoit une densité de puissance électromagnétique volumique (W/m3) 1.3 :
avec ε 0 = (1/36π) · 10−9 F/m.
L’énergie électromagnétique (haute fréquence ou micro-onde) est ainsi dissipée dans la masse du produit en fonction de la distribution du champ électrique qui règne dans le produit. C’est un chauffage volumique qui a lieu à distance.
Les...
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