Les tables de cuisson électriques.

Savoir 0.4
Les systèmes spécifiques : architecture et équipements.
Les systèmes électrodomestiques.
Lycée Régional MONTESQUIEU
263 Chemin de Lucette. 84700 Sorgues.
Tel : 04.90.39.74.80
BAC PROFESSIONNEL
Systèmes Electroniques Numériques
SAVOIR S.0
S 0.4
S 0-4.5
Les systèmes spécifiques : architecture et équipements des
domaines applicatifs.
Les systèmes électrodomestiques
Les équipements de cuisson électriques
Niveau taxonomique 1
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REY Ph.
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Ver01 du 15-12-2014.
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Les systèmes électrodomestiques.
Les tables de cuisson électriques.
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 :
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.
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3-1 Constitution :
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
la chaleur vers le haut. Un bornier de raccordement électrique est composé de trois ou quatre bornes.
Plaque de fonte
Matériau réfractaire
Capot réflecteur
Résistance
Foyer automatique
Thermostat à palpeur
Foyer rapide
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Commutateur
7 positions
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3-2 Le réglage de la chaleur :
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 :
Loi d’ohm
U=RxI
U est la tension en volts (V)
R est la résistance en ohms (Ω)
I est l’intensité du courant en Ampères (A)
La puissance
P=UxI
P est la puissance en watts (W)
U est la tension en volts (V)
I est l’intensité du courant en Ampères (A)
IV- Tables vitrocéramiques :
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
4-1 La vitrocéramique:
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).
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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Doseur d’énergie
Foyer halogène
Commutateur 7 positions à
diodes
Foyer radiant
Module électronique de puissance
Nature
Programmation
Désignation
Module électronique de commande
Rôle dans le fonctionnement
Fonction
Acquérir les consignes de l'utilisateur et gérer l'affichage
Commande
Transmettre l'énergie électrique aux actionneurs
Préactionneur
Gérer la puissance de chauffe par couplage de résistance
Préactionneur
Doseur d'énergie
Gérer le cycle de marche et d'arrêt du foyer
Préactionneur
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
Module
électronique de
commande
Module
électronique de
puissance
Commutateur 7
positions à diode
Chauffage
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4.3/ Régulation des plaques vitrocéramiques :
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.
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V- Le foyer radiant :
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.
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VI- Le foyer halogène :
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...
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.
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VII- Le foyer induction :
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)
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7-2 Tables à foyers induction :
Ventilateur
Module électronique de commande
Inducteur
Module électronique de puissance
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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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 :
Type de plaque de cuisson
Rendement par
rapport à la
consommation
Induction
90%
Gaz
50%
Vitrocéramique : radiant et
halogène
60%
Fonte standard
55%
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 :
Type de plaque de cuisson
Temps 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) :
Type de plaque de cuisson
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Temps de
refroidissement
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Induction
6min 10s
Gaz
13min 20s
Vitrocéramique : radiant et
halogène
24min
Fonte standard
49min
8-4 En conclusion :
L'induction apparaît :



plus rapide
plus économique
plus sûre
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