Présentation
En anglais
NOTE DE L'ÉDITEUR
Les normes NF EN 60519-1 de septembre 2015 et NF EN 60519-8 de janvier 2006 citées dans cet article seront remplacées par les normes NF EN IEC 60519-1 et -8 (C79-631 et -638) : Sécurité dans les installations destinées au traitement
électrothermique et électromagnétique
- Partie 1: Exigences générales
- Partie 8 : Exigences particulières pour fours de refusion sous laitier électroconducteur (Révision 2020)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2006 (Juillet 2020).
RÉSUMÉ
Un four électrique à résistances, le plus répandu des équipements électrothermiques, est constitué d’une enceinte (chambre de chauffe) entourée de matériaux à caractère réfractaire permettant de réduire les pertes thermiques ; de résistances électriques disposées en voûte, en sole ou sur les parois latérales de l’enceinte, couplées à un système de régulation de température ; et de la charge à traiter. L’article dresse tout d’abord une présentation technique de chacun des constituants. Il présente ensuite les avantages et inconvénients de ce type d’équipements.
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Lire l’articleAuteur(s)
-
Marianne LE BOULCH : EDF Division Recherche & Développement
-
Claude OBERLIN : Ingénieur Senior SEE
INTRODUCTION
Les fours électriques à résistances constituent les équipements électrothermiques industriels les plus connus et les plus répandus. Ils continuent à faire l’objet de nombreux perfectionnements, fruits d’efforts soutenus de recherche et développement pour les faire évoluer afin de mieux répondre aux besoins exprimés par les industriels utilisateurs. Un four à résistances est essentiellement constitué :
-
d’une enceinte (laboratoire ou chambre de chauffe) réalisée à partir de matériaux à caractère isolant ou réfractaire dont le rôle est de réduire les pertes thermiques par transmission vers l’extérieur. Elle varie par sa forme, par le moyen de manutention de la charge ou son type d’exploitation ;
-
de résistances électriques disposées en voûte, en sole ou sur les parois latérales (pariétales) de l’enceinte. Leur alimentation est assurée soit directement par le réseau, soit par l’intermédiaire d’un ou plusieurs transformateurs ; un système de modulation de la puissance y est associé, piloté par un système de régulation de température ;
-
de la charge à traiter, caractérisée par sa forme, sa nature et sa température initiale.
L’article décrit en détails les différents constituants (enceinte, résistances électriques, alimentation électrique de puissance, systèmes de régulation), donne quelques éléments essentiels sur les conditions d’exploitation, les avantages et les limitations d’utilisation d’un four électrique.
L’étude complète du sujet comprend les articles :
-
Fours électriques à résistances- Présentation générale – Fours électriques à résistances. Présentation générale ;
-
[D 5 911] – Fours électriques à résistances. Technologies de mise en œuvre (le présent article) ;
-
Fours électriques à résistances- Applications industrielles – Fours électriques à résistances. Applications industrielles ;
-
– Fours électriques à résistances « pour en savoir plus ».
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Alimentation électrique de puissance des fours électriques
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1. Résistances électriques
1.1 Résistance et résistivité
La valeur de la résistance R (Ω) d’un corps de chauffe de longueur
(m), de section uniforme S (m2) et de résistivité ρ (Ω · m) est donnée par la relation :
L’inverse de la résistance C = 1/R est la conductance.
La résistivité varie en fonction de la température selon :
avec :
- ρT :
- résistivité à la température T
- ρ0 :
- résistivité à 0 ˚C
- α :
- coefficient de température de la résistivité (en ˚C−1).
La résistivité ρ doit être élevée afin de limiter l’intensité du courant et de réduire les dimensions du corps de chauffe.
Le coefficient de température α doit être faible, positif et sensiblement constant pour toutes les températures d’utilisation, afin d’atténuer les variations de courant et de faciliter le réglage de la puissance injectée.
HAUT DE PAGE1.2 Groupement de résistances
Les résistances peuvent être montées et groupées de différentes façons. Les groupements les plus usuels sont représentés sur les figures 1 et 2, soient :
-
le couplage en série où la résistance équivalente est égale à la somme des résistances élémentaires ;
-
le couplage en parallèle...
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