Academic literature on the topic 'Fours électriques'

Les inconvenients de la decongelation et de la cuisson des aliments dans un four microonde resident dans l'inhomogeneite de la temperature qui conduit parfois a des resultats non satisfaisants. Notre etude, restreinte a la restauration domestique, porte sur la decongelation et la cuisson des produits alimentaires presentes dans des emballages. La reponse a ces problemes se trouve dans l'utilisation du conditionnement, comme un adaptateur entre l'enceinte du four (cavite) et les aliments. L'emballage doit jouer un double role. Premierement comme un second four inclus dans le four microonde, modifiant le comportement thermique de celui-ci, et deuxiemement comme une charge bien adaptee, vue par le magnetron. C'est sur ces point precis que porte la recherche et on notera que l'usage de la barquette metallique est un facteur essentiel du succes des solutions trouvees. Le deuxieme point essentiel de cet expose est de pouvoir utiliser les fours microondes a d'autres fins. C'est-a-dire, obtenir les resultats d'un four traditionnel (le gril), en gardant les avantages des microondes. La solution est d'utiliser un couvercle en ceramique dissipative qui transforme une partie de l'energie microonde en energie thermique (infrarouge), pour griller la surface superieure des aliments et homogeneiser la cuisson interne

La modélisation complète, sur le plan thermique, de fours électriques industriels est une nouvelle voie d'exploration. Il s'agit de réaliser des calculs numériques sur un modèle tridimensionnel prenant en compte les échanges thermiques par conduction dans les matériaux, rayonnement entre surfaces et convection (celle-ci introduite sous forme de coefficients d'échange). Le logiciel TMG, utilisé à cette fin, a été validé, en particulier sur les calculs d'échanges radiatifs (facteurs de forme entre surfaces). La méthode développée dans ce code est élaborée et s'est avérée fiable. Une validation expérimentale sur une maquette de laboratoire montre que le code permet de bien rendre compte, en régimes permanent et transitoire, des phénomènes thermiques présents dans une enceinte chauffante tels que la conduction et le rayonnement. La modélisation d'un four électrique industriel s'est avérée possible à condition : - de simplifier les zones complexes du four à l'aide de modèles équivalents construits dans ce but, - de bien connaître les paramètres les plus influents sur les températures fournies par le modèle (conductivités thermiques, chaleurs massiques, émissivités, puissance des résistances chauffantes. . . ). Les résultats en température obtenus sont alors satisfaisants car proches des valeurs expérimentales. La réflexion menée sur la réduction et la simplification de la modélisation (en termes de maillage) nous a conduits à concevoir un modèle de plan d'émissivité équivalente, remplaçant une paroi tapissée de résistances chauffantes. Ce modèle réduit est d'un intérêt certain pour la simulation des fours électriques industriels faisant intervenir un grand nombre de mailles et ouvre la voie à de nombreuses études
[Full thermal modelling of industrial electrical furnaces is a new research field. In the current work, we present numerical simulations on tridimensional models, taking into account beat conduction in solids, radiative beat transfer between surfaces and beat convection by using an beat exchange coefficient. TMG software, which is used for this work, has been validated, especially with radiative calculations (view factors). This computation is sophisticate and reliable. In order to make sure of the numerical results, the simulation of a heated enclosure, is compared with experimental measurements. For steady and transient states, the model is a good approach for thermal phenomena. Modeling an industrial electrical furnace has been carried out, provided that: - complex zones of furnace are simplified by using equivalent models, - a solid knowledge of the material properties and the boundary conditions (natural convection, energy in the heating elements. . . ) is available. So, the numerical results are in good agreement with temperature measurements. Considering reduction in modeling led us to conceive an equivalent plane emissivity, thought as a replacement of a row of resistors and their back wall. This reduction model is of great interest for the simulation of furnaces and especially in models with a large number of meshes. This work is the starting point of many studies to improve such kind of modeling. ]

L'auteur presente le diagnostic de plasmas d'arc transferes dans deux types de reacteurs. Le premier consiste en un four a electrodes verticales et coaxiales, ou un arc d'azote est transfere sur un lingot d'acier doux. Dans la configuration du second, les electrodes (dites jumelees bipolaires) sont symetriquement inclinees par rapport a l'axe du reacteur. L'arc est transfere entre la cathode et l'anode froide, dans lesquelles sont respectivement injectes de l'argon et de l'azote. Leurs descriptions respectives precedent, dans le premier chapitre, celle du dispositif d'acquisition des grandeurs optiques. Dans la suite, les differentes methodes de diagnostic spectroscopique mises en uvre pour l'etude des plasmas consideres, avec ou sans symetrie axiale, sont explicitees. Dans le deuxieme chapitre, les resultats acquis avec le four a electrodes coaxiales sont exposes. Les caracteristiques electriques de l'arc transfere d'azote sont commentees et comparees a celles obtenues pour d'autres melanges melanges de gaz (argon, argon/dioxyde de carbone, et azote/oxygene). Les distributions spatiales des temperatures mesurees dans un arc transfere d'azote sont ensuite etudiees (influence de l'intensite de courant, de la longueur d'arc). L'etude de la region proche de la pointe de cathode, mettant en evidence un ecart a l'equilibre thermodynamique local, est detaillee. Le troisieme chapitre presente les resultats obtenus en utilisant le four a electrodes jumelees bipolaires. Les valeurs des concentrations electroniques mesurees dans le plan defini par les electrodes et l'axe du reacteur sont tracees, ainsi que celles de la temperature. La validite de la methode utilisee et de l'hypothese de l'equilibre thermodynamique local est discutee. L'etude du melange des deux gaz dans la zone de confluence des deux jets est exposee. Enfin, les caracteristiques electriques sont presentees

Cette these traite en particulier des problemes d'identification des systemes a temps continu. Une approche continue est developpee, utilisant la modelisation par l'operateur delta (=(q-1)/te ou te est la periode d'echantillonnage). L'objectif est que les donnees qui interviennent dans l'equation d'observation soient physiquement realisables et conduisent a un bon conditionnement numerique de l'algorithme d'identification. Une loi de commande par placement de poles est synthetisee toujours avec l'operateur delta. Les etapes identification et commande sont donc effectuees dans un esprit continu. Les interets de cette approche sont en particulier: un bon conditionnement pour une petite periode d'echantillonnage (devant les constantes de temps en boucle fermee du processus); l'identification de parametres physiques; une robustesse de la loi de commande presqu'a temps continu. Il a ete developpe aussi une methode originale d'identification continue du retard. Ceci a prouve la robustesse naturelle de la loi de commande a placement de poles (elaboree sans la prise en compte de retard) vis-a-vis du retard. Deux methodes de modification en ligne des poles de la boucle fermee sont en outre proposees dans ce travail. De plus, des etudes de stabilite des schemas adaptatifs developpes ont ete menees. Enfin, des essais de poursuite et de regulation, appliquant les idees precedemment exposees ont ete conduits sur un four electrique monozone de laboratoire

L'application des techniques microondes au chauffage et a la decongelation des produits alimentaires entraine des etudes concernant l'optimisation des performances des procedes. Nos travaux sont bases sur la modelisation du processus de decongelation dans un four a micro-onde, dans le but de faciliter la conception de l'applicateur et de comprendre le comportement du systeme. La methode choisie est une conjugaison originale du calcul analytique, via la decomposition modale et la fonction de green, et de la methode des elements finis. Apres le developpement de notre approche theorique, nous expliquons la methode numerique utilisee et sa programmation. Les resultats obtenus montrent qu'il est possible d'evaluer les caracteristiques du systeme a un instant donne et d'en prevoir l'evolution

Ce mémoire présente nos travaux sur la thermomigration de l'aluminium dans le silicium comme alternative à la diffusion bore pour la réalisation des murs d'isolation dans les composants de puissance bidirectionnels. Dans un premier temps, nous avons ainsi mis en évidence les limites de la diffusion du bore à l'état solide, limites dues essentiellement à son bilan thermique prohibitif. Parmi les solutions alternatives envisagées, la thermomigration de l'aluminium présente un certain nombre d'avantages parmi lesquels un bilan thermique très faible et un dopage élevé et constant. Le procédé consiste en la migration d'un alliage liquide A1/Si sous l'effet d'un gradient de température vertical avec cristallisation, dans le sillage de la goutte, d'une solution solide de silicium dopé aluminium (à 1019 at/cm3 environ). L'exigence de gradient thermique vertical impose l'utilisation d'un four de recuit rapide spécialement conçu à cet effet. L'étude expérimentale du phénomène nous a permis de mettre en évidence les problématiques " industrielles " liées au procédé et à l'équipement. Ainsi, l'utilisation nécessaire d'oxygène pendant le recuit de thermomigration pertube très fortement le déroulement du procédé et nous avons dû apporter des réponses nouvelles à ce problème, notamment en considérant les paramètres géométriques du motif d'aluminium. De même, l'analyse approfondie des résultats obtenus sur le four de laboratoire nous a permis de donner les spécifications d'un nouveau four en vue du transfert industriel de la thermomigration. Enfin, grâce à la maîtrise relative du procédé dans son ensemble, nous avons conçu et réalisé une structure nouvelle de puissance, le thyristor sur épitaxie, dont la fonction de tenue en tension inverse a été démontrée. Même si un certain nombre de problèmes restent en suspens, les résultats obtenus au cours de cette étude sont très prometteurs en vue d'une industrialisation future du procédé
The thermomigration of aluminium in silicon has been studied as an alternative means to boron diffusion for the realization of isolation walls in bi-directional power devices. The process of boron solid-state diffusion is limited mainly by its huge thermal budget. Among alternative solutions, the thermomigration offers many advantages such as thermal budget reduction and constant, high doping level. The process is based on the migration of Al/Si liquid droplets by means of a vertical temperature gradient with deposition, in the droplet path, of a silicon solid solution doped with aluminium (at about 1019 at/cm3). The requirement of a vertical temperature gradient leads to the design of a specific rapid thermal processor (RTP). The experimental study has given the main issues raised by the industrialization of this technique, form both "process" and "equipment" side. For example, the necessary introduction of oxygen during the thermomigration annealing dramatically influences the droplet migration. Therefore, new answers have been given to address this problem, especially by considering geometrical parameters of aluminium pattern. Moreover, thorough analysis of the results obtained with the laboratory RTP furnace has given the main specifications of a new equipment allowing industrial application of thermomigration. Finally, thanks to our knowledge of the process, we designed and realized a new power structure, namely a thyristor on epitaxy, whose reverse blocking capability has been demonstrated. Although further investigations are necessary to solve remaining problems, the results we obtained during this study are very promising as regards future industrialization of the process

Le four à arc a été appliqué industriellement à la fabrication de l'acier au début du XXe siècle. Depuis cette époque, le pourcentage d'acier électrique dans la production mondiale d'acier n'a cessé de croître. Les premiers fours à arc étaient alimentés à courant alternatif. Puis, le four à arc à courant continu est apparu au début des années 1980 afin de réduire la consommation d'électrode et les perturbations du réseau tel que le flicker. Aujourd'hui, ces deux types d'alimentations se partagent le marché à parts égales. Malgré certaines améliorations, les perturbations du réseau sont encore importantes et la productivité du four à arc n'est pas encore optimale. Ainsi, la nouvelle alimentation de four à arc proposée dans le cadre de cette thèse a été conçue de façon à améliorer le transfert d'énergie du réseau vers la charge. Une étude préliminaire nous a permis de démontrer qu'un gain de productivité de 7% et qu'une diminution du flicker de 75% peuvent être attendus de cette nouvelle alimentation. Le niveau de puissance mise en jeu dans les fours à arc nécessite une connaissance approfondie des semi-conducteurs de forte puissance et en particulier du cyclage thermique de ces composants. Deux types de semi-conducteurs ont été considérés : les IGCT et les IGBT. Ceux-ci sont adaptés à la tension et à la puissance visée mais ils reposent sur des technologies différentes qui leurs confèrent des spécificités propres. L'alimentation est constituée d'un assemblage parallèle de convertisseurs élémentaires ce qui permet d'assurer sa modularité et sa maintenabilité. Son dimensionnement requiert un compromis entre le coût des éléments passifs et des semi-conducteurs. Trois maquettes, dont deux d'une puissance de 2MW, nous ont permis de valider le principe et la faisabilité de la nouvelle alimentation. De plus, les IGBT et les IGCT ont pu être caractérisés dans le cadre de cette application.

Cette thèse est dédiée aux convertisseurs multiniveaux et aborde les problématiques liées à la compensation des perturbations générées sur un réseau électrique, telles que celles produites par les fours à arc. Elle est composée de quatre chapitres couvrant les thématiques de la modélisation des réseaux électriques, des convertisseurs de tension, du contrôle commande et des stratégies de compensation, accompagnés de simulations et de résultats expérimentaux obtenus sur des équipements industriels de forte puissance. Les applications réseaux étant diverses et variées, les convertisseurs multiniveaux sont ici étudiés dans le but d’être raccordés directement sur des réseaux de distribution. Pour cela, un état de l’art des différentes topologies de convertisseurs de tension (classiques et multiniveaux) est présenté et les topologies dites modulaires, sont retenues pour une étude plus poussée. Ces convertisseurs utilisent des modules de puissance à base de ponts en H, de ½ ponts en H ou de ponts en H 3-niveaux connectés en cascade. Ils permettent ainsi de créer différents types de configurations ou couplages appelés dans ce mémoire : étoile, triangle et étoiles symétriques. Les différents modules et les stratégies pour les commander sont étudiés autour d’un composant de puissance (de type IGBT 2.5kV/1.5kA). A travers les domaines électrique et thermique, une méthode est proposée afin d’estimer les pertes, les températures de jonction et déterminer ainsi les limites d’utilisation d’un tel composant de puissance. Le dimensionnement et la fiabilité de ces convertisseurs est également abordé pour chacune des configurations envisagées, afin de dégager les avantages et inconvénients pour une application réseau. D’une façon générale, la stratégie de contrôle des convertisseurs multiniveaux est ardue, principalement lié au fait que de multiples sources de tensions continues doivent être contrôlées. Dans cette optique, des stratégies de contrôle sont proposées et validées en simulation selon les types de modules et de configurations utilisés pour la compensation des perturbations d’un four à arc. Enfin, la dernière partie de ces travaux est consacrée aux résultats expérimentaux sur la base d’un compensateur industriel dénommé DSVC (Dynamic Static Var Compensator), pour la compensation des fours à arc. Les différents résultats obtenus sur plusieurs sites industriels ont ainsi permis la validation des travaux exposés dans ce mémoire
This thesis is dedicated to the multilevel converters and addresses issues related to compensation for disturbance generated on an electrical network such as those produced by arc furnaces. It is composed of four chapters covering the themes of modeling of electrical networks, voltage converters, control and compensation strategies, with simulations and experimental results obtained on high power industrial equipment. There are many networks applications and multilevel converters are here considered to be directly connected to distribution networks. Therefore, a state of the art of different voltage converters, classics and multilevel topologies, is presented and the topologies called modular are retained for further studies. These converters use modular power cells made of H bridges, ½ bridges or 3-level H bridges connected in cascade. They allow to create different types of configurations or couplings called in this memory: star, delta and double stars. The different modules and the strategies to control them are investigated around the same switching power component (IGBT 2.5kV/1.5kA). Through electrical and thermal fields, a method is proposed to estimate their losses, junction temperatures in order to determine the limits of use of such a component of power. Sizing and reliability of these converters is also discussed for each considerer configurations in order to identify the advantages and disadvantages for a network application. Generally, the multilevel converters control strategy is difficult because of the multiple sources of DC voltages to control. In this context, control strategies are proposed and validated in simulation according to the types of modules and configuration used to compensation for disturbance of an arc furnace. Finally, the last part of this thesis is devoted to the experimental results based on an industrial compensator DSVC (Dynamic Static Var Compensator) for arc furnace compensation. The different results obtained at several industrial sites have thus allowed the validation of the various works exposed in this thesis

Dans ce memoire, les cinetiques d'oxydation par procede thermique rapide (rto) ont ete etudiees dans la gamme de temperatures 1060-1240c. Un effort particulier a ete consenti pour l'etude des parametres technologiques (nettoyage, cycle d'oxydation, mesure de la temperature. . . ) intervenant avant, pendant et apres l'oxydation pour d'une part bien nettoyer le substrat, optimiser et homogeneiser le chauffage et d'autre part mieux caracteriser les couches de silice ainsi realisees (ellipsometrie, profilometrie, met). La comparaison des resultats experimentaux obtenus dans cette gamme de temperatures avec le modele semi-empirique de c. J. Han et c. R. Helms a donne un bon accord. En outre, aucun phenomene specifique a la technique rto n'a ete constate. Des mesures electriques (capacite-tension, courant-tension, polarisation a courant constant) effectuees sur des diodes metal-isolant-semiconducteur (epaisseur d'isolant: 80-100 a), realisees par rto ont donne des champs de claquage de l'ordre de 15 mv/cm, des densites d'etat d'interface de 3. 10#1#1 ev##1. Cm##2 et des charges au claquage egal a 40 c. Cm##2 (j=1a/cm#2). Ces resultats figurent parmi les meilleurs de la litterature et confirment que les procedes thermiques rapides sont une voie tres prometteuse pour la technologie submicronique