ADAPTATION AUTOMATIQUE D'UN APPLICATEUR HAUTE FREQUENCE

Mahmoud A.H. DOUGHAN

Les rayonnements électromagnétiques aux fréquences autorisées pour les applications industrielles, scientifiques et médicales, essentiellement 13.56 MHz et 27.12 MHz en hautes fréquences, pénètrent dans les matériaux diélectriques, et l’action du champ électrique de l’onde, sur les molécules polaires ou les particules chargées mobiles, a pour conséquence la dégradation en chaleur de l’énergie électromagnétique. La part de l’énergie électromagnétique incidente ainsi absorbée, dépend des caractéristiques diélectriques des matériaux. On obtient donc, une distribution de sources de chaleur à l’intérieur du produit, contrairement aux moyens de chauffage traditionnels, qui mettent en œuvre le transfert de chaleur à partir des sources situées hors du produit .

Le chauffage HF possède des caractéristiques d’homogénéité, de rapidité, d’absence d’inertie, de spécificité: l’énergie étant fournie au produit seul. Le chauffage HF est particulièrement intéressant quand les autres moyens de transfert d’énergie sont peu  efficaces, comme dans le cas de produits à faible conductivité thermique, ou quand on cherche à fournir l’énergie de manière spécifique à un constituant d’un produit, par exemple l’eau ou un solvant polaire contenu dans un milieu poreux.

Il s’agit cependant d’un procédé cher, d’une part parce que les générateurs utilisés pour convertir l’énergie du réseau électrique 50 Hz en énergie HF n’ont un rendement que de l’ordre de 60% au réseau, et d’autre part parce que durant le chauffage, les caractéristiques diélectriques du produit varient, la partie de l’installation contenant le produit, l’applicateur , ne sera plus adapte au générateur et le rendement de l’ensemble diminue encore. Il est donc nécessaire de favoriser le transfert maximum d’énergie du générateur à  l’applicateur, donc assurer l’adaptation de l’applicateur.

L’analyse du matériel existant, des applications et du développement de ces techniques nouvelles montre que les produits et les opérations sont très divers (industrie chimique, parachimique, matériaux de construction, agroalimentaire, textile, céramique, séchage, chauffage, cuisson, polymérisation, stérilisation, …) mais qu’il ne se dégage aucune application dominante qui permettrait une fabrication en grande série d’un matériel conçu spécialement. Or, la plupart des appareils existants sont ainsi conçus, de manière global, pour traiter un type de produit, par des constructeurs spécialisés (textiles, bois, biscuiterie, papier).

Ces types de matériel, qui peuvent être très performants, ont le plus souvent nécessité une longue mise au point expérimentale et leur emploi pour un autre produit nécessiterait un travail d’importance comparable. Concrètement, ces difficultés sont dues à ce que les trois ensembles fonctionnels qui ressortent de la description d’une installation HF, le générateur, l’adaptation et l’applicateur sont étroitement imbriqués, ce qui présente l’intérêt de liaisons courtes et compactes, mais entraîne que toute modification d’un élément influe de manière souvent imprévisible sur le fonctionnement global, rendant toute intervention essentiellement empirique.

Dans cette conception, le transfert de technologie entre différents produits et opérations est difficile à cause du coût, de temps de mise au point et de l’incertitude quant au résultat.

Le but de cette étude qui s’inscrit dans le cadre d’une coopération entre l’E.N.S.E.E.I.H.T. et l’E.D.F.-D.E.R. est donc de disposer des connaissances et de l’expérience permettant de réaliser, dans les meilleures conditions, un dispositif d’adaptation automatique universel utilisable en forte puissance (10 à 60 Kw) à une fréquence f = 13.56 MHz et 27.12 MHz.