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Savoir 0.4 Les systèmes spécifiques : architecture et équipements.Les systèmes électrodomestiques.

BAC PROFESSIONNEL

Systèmes Electroniques Numériques

SAVOIR S.0Les systèmes spécifiques : architecture et équipements des

domaines applicatifs.

S 0.4S 0-4.5

Les systèmes électrodomestiquesLes équipements de cuisson électriques

Niveau taxonomique 1Rédacteur Relecteur Chargé de cours

REY Ph. REY Ph. REY Ph.

Les tables de cuisson électriques.

Ver01 du 15-12-2014. / 13

Lycée Régional MONTESQUIEU263 Chemin de Lucette. 84700 Sorgues.

Tel : 04.90.39.74.80


I- Introduction :

Une table de cuisson permet de créer une source de chaleur sur laquelle un récipient contenant la préparation culinaire doit-être déposé.

II- Fonction principale :

Transformer l’énergie électrique en énergie thermique ou électromagnétique.

On rencontre trois types de tables de cuisson électrique :

A foyer en fonte Vitrocéramique à foyers radiants et halogènes Vitrocéramique à foyer induction

III- Tables à foyers en fonte :

3-1 Constitution :

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Utilisées aux débuts de la cuisson électrique, elles ont aujourd'hui tendance à disparaître. La cuisson par effet Joule (échauffement provoqué par le passage d'un courant électrique) est réalisée à l'aide d'une plaque de fonte qui transmet la chaleur (conduction) émise par des résistances électriques au récipient posé dessus, ce qui pose deux problèmes principaux :

limitation de la rapidité de montée en température ;

importante inertie thermique.

Une plaque en fonte avec une surface parfaitement plane assure un bon contact "thermique" avec le fond des ustensiles.Des résistances circulaires en nickel – chrome sont coulées dans une masse réfractaire, puis recouverte d'une plaque en fonte circulaire. Les éléments chauffants sont disposés de manière concentrique pour favoriser la répartition de la chaleur. Un capot réflecteur, en métal à la base, renvoi


3-2 Le réglage de la chaleur :

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Une plaque en fonte avec une surface parfaitement plane assure un bon contact "thermique" avec le fond des ustensiles.Des résistances circulaires en nickel – chrome sont coulées dans une masse réfractaire, puis recouverte d'une plaque en fonte circulaire. Les éléments chauffants sont disposés de manière concentrique pour favoriser la répartition de la chaleur. Un capot réflecteur, en métal à la base, renvoi

Capot réflecteur

Plaque de fonte

Matériau réfractaire

Résistance

Commutateur 7 positions

Foyer automatiqueThermostat à palpeur

Foyer rapide


Le réglage de la puissance est obtenu en associant les éléments chauffants de différentes manières (couplage série et/ou dérivation) à l’aide d’un commutateur. On fait donc varier les résistances équivalentes, donc le courant et au final la puissance.

On donne les expressions suivantes :

U est la tension en volts (V) P est la puissance en watts (W) R est la résistance en ohms (Ω) U est la tension en volts (V) I est l’intensité du courant en Ampères (A) I est l’intensité du courant en Ampères (A)

IV- Tables vitrocéramiques :

4-1 La vitrocéramique:

4-2 Le rayonnement infrarouge :

4.2.1/ Spectre :

Le mode de production de chaleur par rayonnement infrarouge est un procédé de chauffage indirect. Une résistance émet des rayons infrarouges sous forme de radiations qui sont absorbées et transformées en chaleur par la matière soumise à ce rayonnement. Le rayonnement infrarouge appartient aux radiations électromagnétiques. Son spectre se situe entre les ondes visibles et les ondes hertziennes utilisées en radio qu'il chevauche partiellement. Les infrarouges ont donc une longueur d'onde comprise entre 0,38 µm et 1000 µm, mais en pratique, seules celles entre 0,76 µm et 10 µm sont utilisées.

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Loi d’ohmU = R x I

La puissanceP = U x I

Les tables vitrocéramiques ont aujourd'hui largement remplacé celles en fonte car elles présentent un grand nombre d'avantages pour un prix à peine plus élevé. La source de chaleur est une résistance (conduction) qui a la particularité d'émettre des infrarouges (rayonnement).Le chauffage est plus rapide, le rendement amélioré car l'inertie thermique est moins importante. On distingue deux types de foyers : les radiants et les halogènes ; dans les deux cas, une plaque en matériau vitrocéramique sert de support aux récipients

La vitrocéramique est un verre dont les propriétés tendent à rejoindre celles de la céramique. La vitrocéramique est un matériau vitro-cristallin, obtenu à partir d'un verre spécial, qui se caractérise par une grande résistance aux chocs thermiques et mécaniques, non poreux, résistant aux acides comme aux solutions alcalines. La surface vitrocéramique conduisant mal la chaleur, seul l'emplacement du foyer s'échauffe. Particulièrement solide, une plaque vitrocéramique n'en est cependant pas indestructible. On peut recenser 3 types de casse :

un choc (cassure en forme de toile d'araignée) ; une surchauffe (cassure au-dessus du foyer incriminé) ; un mauvais montage ou un excès de serrage (cassure souvent parallèles à un côté).


Nature Désignation Rôle dans le fonctionnement Fonction

Programmation

Module électronique de

commande

Acquérir les consignes de l'utilisateur et gérer l'affichage Commande

Module électronique de

puissance

Transmettre l'énergie électrique aux actionneurs Préactionneur

Commutateur 7 positions à diode

Gérer la puissance de chauffe par couplage de résistance Préactionneur

Doseur d'énergie Gérer le cycle de marche et d'arrêt du foyer Préactionneur

Chauffage

Foyer radiant Transmettre la chaleur à 80 % par conduction et à 20 % par rayonnement

Actionneur

Foyer Halogène Transmettre la chaleur la chaleur à 20 % par conduction et à 80 % par rayonnement

Actionneur

4.3/ Régulation des plaques vitrocéramiques :

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Commutateur 7 positions à diodes

Foyer radiant

Foyer halogène

Doseur d’énergie

Module électronique de commandeModule électronique de puissance


La régulation des foyers radiants et halogènes se fait soit par commutation de puissance, soit par cycle "tout ou rien" en agissant sur la durée d'alimentation du foyer. Il existe des procédés mettant en œuvre des technologies électromécanique ou électronique.

4.3.1/ Commutateur à 7 positions :

Les foyers sont composés de plusieurs résistances qui sont combinées avec des diodes pour obtenir 7 associations allant de l'arrêt total à la puissance maximale.

Exemple : un foyer (d'une puissance maximum de 1800 W) permet d'obtenir 7 réglages pour permettre à l'utilisateur de régler au mieux la puissance d'utilisation, en associant les 4 résistances en série puis en parallèle.

4.3.2/ Doseur d'énergie :

C'est le dispositif le plus fréquemment employé pour la régulation des tables de manière électromécanique.Avec un cycle de fonctionnement "tout ou rien", il permet d'agir sur la durée de mise sous tension de la plaque afin d'en assurer la régulation. Ainsi, le foyer absorbe une puissance moyenne sur la durée de cuisson.Certains doseurs agissent sur une partie seulement de la puissance du foyer. Le foyer est alors constitué de plusieurs résistances associées, ou non, en parallèle.Le régulateur d'énergie est un commutateur à 13 positions pourvu d'une résistance auxiliaire qui sert à chauffer un bilame dont la déformation agit sur un contact de régulation.

4.4/ Régulation des plaques électroniques :

Les plaques qui ne sont pas régulées avec un doseur d’énergie mettent le plus souvent en œuvre une technologie électronique. La mise en marche ainsi que la régulation s’effectuent alors par des relais ou des composants d’électronique de puissance commandés par un circuit électronique. Cependant, le principe de régulation reste binaire : « tout ou rien ».La puissance est donc gérée en moyenne sur la durée de cuisson.

V- Le foyer radiant :

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VI- Le foyer halogène :

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Constitués de résistances similaires à celles qui équipent les plaques en fonte, ils deviennent lumineux en 15 à 20 secondes. La transmission de chaleur de ce type de foyer se fait environ à 80 % par conduction et à 20 % par rayonnement.

5.1- Constitution :

Il est constitué d'une résistance boudinée (lamelle étroite) (2) scellée dans un matériau réfractaire (3) canalisant la chaleur. Traversant le foyer, un thermostat de sécurité (de type cane) (1) limite une montée en température trop importante. Ce type de foyer rougeoie à sa mise en marche, on peut voir un morceau de résistance manquant lorsque celle-ci est coupée. La chaleur est transmise au récipient par rayonnement (Chaleur du soleil) et conduction. Leur puissance de chauffe plafonne à 2000 W.

Ce foyer est constitué d'une lampe résistante à quartz qui devient lumineuse en moins de 5 secondes. Contrairement au foyer radiant, la transmission de chaleur de ce type de foyer se fait environ à 80 % par rayonnement et à 20 % par conduction. La très faible inertie thermique et la brusque montée en température qui le caractérisent rappellent les caractéristiques d'un foyer à gaz, avec les avantages de la vitrocéramique. Ces foyers sont utilisés en cuisson pour faire revenir, rissoler, etc...


VII- Le foyer induction :

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6.1- Fonctionnement:

L'élément principal, le tube halogène (1), est composé d'un filament de tungstène dans un tube de verre en silice (dit quartz) contenant un gaz inerte et un gaz halogène.A la mise en service le tube de quartz est activé, la lumière intense qui s'en dégage, génère quantité d'infrarouge, la chauffe est donc plus vive et quasi instantanée.Lors d'un défaut on peut voir le filament coupé.Comme pour le foyer radiant un limiteur de température à canne pyrométrique coupe l'alimentation en cas de surchauffe.

Il s'agit de torons (nappes) de fils de cuivres isolés par un vernis, couplés en bobinage sur une surface plane. Ce foyer a pour but de canaliser un champ magnétique dans la casserole afin de la faire chauffer. Ce champ magnétique est géré par une électronique spécialisée. Il peut arriver que le vernis s'échauffe et fonde notamment lors d'un mauvais refroidissement ou d'un emballement de l'électronique. Ces foyers possèdent le meilleur rendement énergétique en matière de cuisson.

http://site.voila.fr/courselectromenager/lecons/le_thermostat.htm#cannepyro


7-2 Tables à foyers induction :

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Il s'agit de torons (nappes) de fils de cuivres isolés par un vernis, couplés en bobinage sur une surface plane. Ce foyer a pour but de canaliser un champ magnétique dans la casserole afin de la faire chauffer. Ce champ magnétique est géré par une électronique spécialisée. Il peut arriver que le vernis s'échauffe et fonde notamment lors d'un mauvais refroidissement ou d'un emballement de l'électronique. Ces foyers possèdent le meilleur rendement énergétique en matière de cuisson.

7.1- Fonctionnement:

Un conducteur parcouru par un courant s'entoure d'un champ magnétique analogue à celui produit par un aimant.Si le circuit électrique est fermé, il y a alors création d’un courant induit dans le circuit, puis ce champ magnétique est canalisé comme dans un transformateur.

Le but est de créer un courant induit dans le fond d’une casserole afin que celui-ci s’échauffe par effet Joule.

Si l’on considère : que le fond de la casserole possède une résistance R, que le courant induit dans le fond de la casserole est I

Le fond de la casserole dégage donc une puissance : P = R I²

1- L'inducteur génère un champ magnétique lorsqu'il est alimenté par un courant électrique. 2 - Sous l'effet de ce champ magnétique, un courant « induit » est créé dans le fond du récipient et chauffe le récipient. 3 - Les aliments montent en température et cuisent par contact avec le récipient.

Le bobinage de la plaque de cuisson est appelé : l’inducteur (il crée le flux magnétique)

Le fond de la casserole est appelé : l’induit (il est le siège du courant induit)


7-3 Choix des récipients :

Pour être utilisables sur une plaque à induction, les récipients doivent être de type ferromagnétique. Pour les reconnaître, il suffit de vérifier qu’ils soient aimantables. C’est le cas de la fonte, l’acier et de certains inox.Par contre, on ne peut pas utiliser de verre, de terre cuite, d’aluminium ou de cuivre.

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Module électronique de commande

Module électronique de puissanceInducteur

Ventilateur

http://www.tsm-fr.fr/ventilateur-cuisiniere-table-241/ventilateur-de-table-a-induction-scholtes-indesit--4487.html


VIII - Comparaison des différents moyens de cuisson :

Les tableaux sont extraits de la documentation technique du Groupe BRANDT.

8-1 Rendement des plaques de cuisson :

A la vue de ce tableau, l'induction possède le meilleur rendement énergétique.

8-2 Temps de cuisson :

Le tableau suivant donne le temps mis à porter à ébullition 2 litres d'eau de 20°C à 95°C :

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Type de plaque de cuisson Rendement par rapport à la consommation

Induction 90%

Gaz 50%

Vitrocéramique : radiant et halogène 60%

Fonte standard 55%

Type de plaque de cuissonTemps mis pour chauffer 2 litre d'eau de 20°C à 95°C

Induction 4min 46s

Gaz 8min 46s

Vitrocéramique : radiant et halogène

9 min

Fonte standard 9min 50s


4-3 Sécurité anti-brûlures :

Le tableau suivant donne le temps de refroidissement pour retrouver une température de surface de 60°C (après ébullition de 1 litre d'eau) :

8-4 En conclusion :

L'induction apparaît :

plus rapide plus économique

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Type de plaque de cuissonTemps de refroidissement

Induction 6min 10s

Gaz 13min 20s

Vitrocéramique : radiant et halogène

24min

Fonte standard 49min


plus sûre

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