Four électrique de poterie

Présentation générale du four électrique de poterie (état actuel)

Photo de la partie basse du four

Photo du côté droit du four

Dans son état actuel, le four est équipé de 5 résistances couplées en séries (deux de chaque côté et une en bas du four qui permet une bonne distribution de la chaleur). Cette situation ne correspond plus à la conception réalisée par le constructeur de départ, elle résulte probablement de réparations effectuées au cours du temps. Le constructeur avait prévu initialement deux résistances dans la partie basse du four,l’une d’elle étant cassée elle a été court-circuitée par un simple bout de fil. La deuxième résistance de cette partie basse est cassée. C’est une résistance boudinée de 2,8 mm de diamètre et de 4 longueurs de 28 cm (112 cm au total). Du côté gauche, les résistances sont plus courtes, elles ne sont pas bien placées dans leurs logements. Nous avons aussi remarqué pendant notre travail que quatre autres résistances doivent être changées pour améliorer la fonctionnalité du four et ajuster la vitesse de l’échauffement de ce dernier sans dépasser la puissance du four qui est de 5KW.

Essai du fonctionnement

Le four de poterie est un appareil destiné à la cuisson d'objets manufacturés (poteries, céramiques...). Le principe de fonctionnement du four est simple : l'objet à cuire y est enfermé pour être soumis à la chaleur interne du four. Cette chaleur provient de l’échauffement des résistances présentes aux parois intérieures du four. La chaleur à l'intérieur du four est répartie par forçage naturel.

Nous avons un four de poterie de pente réglable, de puissance 5KW (220V-32A) et qui monte jusqu’à 1300°. Lors de l’essai,nous remarquons une anomalie dans les raccordements électriques : présence des étincelles dans le raccordement des résistances.

Aussi, on a remarqué que la température est non réglable dans le four. Cela est dû à un problème de régulation. Dès qu’il est allumé, la température croit linéairement, et cela peut en traîner la destruction de quelques composants dans le four. C’est un four tout ou rien. Après cet essai, nous pouvons tirer deux conclusions sur les problèmes dans le four :

• Un problème de résistances :

     -               Anomalie.

     -               court-circuit.

     -               Étincelles.

• Un problème de régulation :

     -               Four tout ou rien.

     -               Pente non réglable.

     -               Absence de régulation dans le four. (=> cela pourrai impliquer la destruction de la majorité des composants du four).

Etude du câblage du four

texte descriptif

Etude des résistances

Mesure des résistances sous-alimentation

En alimentant le four on remarque que :

-Les deux premières résistances qui chauffent le plus sont celles qui sont en haut de chaque côté.

- Le four se refroidit très vite.

- On peut modifier la vitesse de l’échauffement du four en changeant la pente à l’aide du premier bouton.

- En faisant les mesures, on obtient :

texte descriptif

On mesure le courant i et les tensions u aux bornes de chaque résistance et on déduit leurs valeurs :

R5=R1=U1/i=59/32=1,84Ω

R2=U2/i=47/32=1,46 Ω

R3=U3/i=37/32=1,15 Ω

R4=U4/i=24/32=0,75 Ω

Mesure des résistances hors alimentation (mesure à l'ohmmètre)

Le four est non alimenté, avec l’ohmmètre on mesure les valeurs des résistances, on trouve :

Mesure des résistances avec l'ohmmètre

R1= 2 ohm

R2= 1,64 ohm

R3= 159,5 mohm

R4= 0,89 ohm

R5= 1,93 ohm

Comparaison des résultats

On obtient les mêmes résistances sauf pour R3 où on trouve à l’aide de l’ohmmètre R3 = 159,5 mohm. (Les mesures à l’ohmmètre ne sont pas précises pour un four de grande puissance comme le nôtre).

On garde la valeur la plus cohérente, c’est à dire celle qu’on a calculé quand le four est alimenté R3=1,15 ohm.

La résistance totale mesurée du four est :

Rtot= R1 + R2 + R3 + R4 + R5 = 1,84 + 1,46 + 1,15 + 0,75 + 1,84=7,04 ohm

La tension totale mesurée du four est :

Utot= U1 + U2 + U3 + U4 + U5 = 59 + 47 + 37 + 24 + 59 = 226V

On va donc vérifier si la puissance calculé du four est cohérente avec les données du constructeur :

P=(Utot)²/Rtot = (226)²/7,04 = 7.25kw

Remarque:

En comparant les résultats avec ceux des données du constructeur, on trouve que la puissance est largement supérieure de 5KW, cette puissance excessive peut entraîner une destruction des résistances à moyen terme, elles ne sont pas conçues pour absorber une telle intensité.

Solution de rénovation des résistances

Remplacement des résistances par une association de résistances en série

La première solution est de remplacer les 6 résistances en les associant en série en respectant les paramètres suivants :

- 6 longueurs de 1.20m

- Un diamètre de fil de 2.8mm

- Un diamètre de spire de 1.6cm

schéma de la solution par une association des résistances en série

Nous avons choisi de changer toutes les résistances pour améliorer au plus le fonctionnement du four à fin qu’il puisse tenir plus longtemps. On aura donc le schéma de résistances suivant :

Coût : 65,35*6= 392,1 euros hors taxes.

Prédiction du branchement des résistances (vue du dos du four) :

Photo réelle de la solution série