regulation de la temperature d`un four

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REGULATION DE LA TEMPERATURE D’UN FOUR
Contenus d’enseignement
1.3.1 Différents procédés de conversion de l'énergie électrique en électrothermie.
1.6.1.2 Boucle de régulation
1.6.2.2 Paramètres d'une boucle de régulation
Compétence attendue
Choisir une solution technique
Documentation
Gradateurs EUROTHERM série 450
Régulateurs EUROTHERM série 902
Conditions de réalisation
durée : 3 heures
1 compte-rendu par binôme
Fichier : FOUR_REG.DOC

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Energie
thermique
Energie
électrique
Energie
thermique
Energie
électrique
Contacteur statique
Eléments résistifs
Commandes
Contacteur statique
Eléments résistifs
Contacteur statique
Eléments résistifs
Contacteur statique
Eléments résistifs
Présentation du problème technique
Un four d’une puissance de plusieurs centaines de kilowatts est chauffé au moyen d’une batterie de résistances.
Ces éléments résistifs sont alimentées sous 400V triphasé et commandées par thyristors. La puissance
totale nécessaire de 400KW est obtenue au moyen de quatres batteries triphasée d’éléments résistifs. La
puissance unitaire de chaque batterie d’éléments résistifs est de 100KW.
La température de ce four est contrôlée par un régulateur EUROTHERM 902. Un seul profil de température en
fonction du temps est utilisé. La mesure de température se fait au moyen d’un thermocouple de type K.
Plusieurs solutions peuvent être envisagées pour moduler la puissance fournie à l’enceinte thermique :
 gradateur à angle de phase : la puissance de chauffe dépend de l’angle de retard à l’amorçage par rapport
au passage à zéro de la tension secteur. Cette solution n’est généralement pas retenue pour les fortes
puissances à cause :
des harmoniques qui, réinjectés sur le réseau perturbent la réception radiophonique,
de la dégradation du facteur de puissance.
Trois autres solutions sont étudiées :
 gradateur à train d’ondes : la puissance de chauffe dépend de la durée du train d’ondes (cf document de
référence),
 contacteur statique fonctionnant en tout-ou-rien : l’ensemble des éléments résistifs sont mis sous ou hors
tension.
 Automate Programmable Industriel + contacteurs statiques : un nombre plus ou moins élevés d’éléments
résistifs (gradins) sont mis en service selon le besoin de puissance. Dans ce cas, un automate assure la
commande en gradin des contacteurs statiques. La puissance de chauffe est proportionnelle à l’information
présente sur l’entrée analogique de l’automate ( courant de 4 à 20 mA fourni par le régulateur).
Contacteur statique
Eléments résistifs
Commande

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Description fonctionnelle
Modélisation et simulation (1h)
1. Identifier la structure utilisée
 contacteur,
 gradateur,
 éléments résistifs en gradins.
pour moduler l’ énergie de chauffe dans chacun des cas représentés sur le document réponse.
2. Simuler le fonctionnement du four avec le logiciel HPVEE pour les cas :
gradateur à train d’ondes,
contacteur statique
commande des éléments résistifs en gradin.
Les modèle du four et des actionneurs sont dans le fichier « C:\VEE-
USER\FOUR_REG.VEE ». Pour choisir le type d’actionneur, se placer sur l’icône
« ACTIONNEUR », puis activer la commande « SELECTFUNCTION ».
Il est demandé
d’observer le comportement du système pour les trois structures (aucune recopie
d’oscillogramme n’est exigée),
de mesurer l’écart statique à la fin du palier de la phase de re cuisson et l’amplitude
des oscillations de température pour les trois structures,
de justifier les résultats obtenus,
de donner votre opinion sur le choix d’une puissance installée de 400KW pour ce
four (cf courbe de puissance),
...
Partie opérative
Régulateur
circuit de
commande
Commande
pré-actionneurs
Puissance
Température
Gradateur à train d’ondes
ou
Contacteur
ou
Automate + Contacteurs stat.
consignes
opérateur
Eléments résistifs
+ enceinte thermique
Traitement de l’information
Traitement énergétique
énergie
matière d’oeuvre

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Technologie
Pour la structure : « régulateur + automate + contacteurs statiques + éléments résistifs en
gradins »,
3. Choisir les contacteurs statiques et le régulateur (références et quantités), Justifier vos
choix.
Note : pour le régulateur de la série 902, la codification est fournie en annexe 4 du fichier joint
4. rédiger les schémas des circuits de puissance et de commande.

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Contacteur
statique
Produit de base
Courant de sortie
Tension efficace
Tension alim.
aux.
Options
Fin
NOMBRE
Justification
Code
Performances (Précision, stabilité …)
Coût
Commentaires
Contacteur
Gradin de résistances
gradateur
Régulateur
Entrée
Voie 1
Voie 2
Voie 3
Voie 4
Tension
alim.
Comm.
Num.
Entrée
analog.
Sortie
analog.
Langue
Justification
Code
mesure -
consigne
Puissance de chauffe
mesure -
consigne
Puissance de chauffe
mesure -
consigne
Puissance de chauffe
régulateur