Brevet FR2291631A1 — publié le 19760611

La présente invention concerne un système de commande de distribution de l'énergie électrique et, en particulier, un système de commande destiné à être utilisé dans une maison particulière à chauffage électrique. Le chauffage électrique, tel que le chauffage électrique dit "intégré", devient de plus en plus courant dans les habitations particulières et il s'accompagne naturellement de la généralisation de l'électricité comme source unique d'énergie pour les usages domestiques dans les maisons chauffées à l'électricité. Si l'on considère une maison particulière comportant trois chambres, une salle de séjour, une cuisine et des locaux annexes, tels que salle de bains et dégagement, on peut, à titre indicatif, prévoir une puissance installée de 2 750 W pour l'ensemble constitué par la salle de séjour et la cuisine, de 2 750 W pour une chambre plus les locaux annexes et de 2 500 W pour les deux dernières chambres, en ce qui concerne le chauffage, puissances auxquelles il faut ajouter 4 000 W à prévoir pour la cuisinière, 3 000 W pour une machine à laver du linge, 3 000 W pour une machine à laver la vaisselle1 2 400 V pour un chauffe-eau å accumulation et, catin, environ t 000 W pour l'éclairage et des accessoires divers. On atteint ainsi une demande de puissance possible au réseau de distribution de 21 400 W environ. Pour satisfaire & cette demande, il faut prévoir, dans un réseau de distribution d'énergie à 220 V entre phase et neutre câblé en triphasé, des courants dépassant 30 A. D'une manière générale, au Moins, en France, le réseau de distribution de énergie électrique est prévu. pour des courants d'alimentation de 15 A. Le passage à une distribution en 30 A nécessite de remplacer des cibles de distribution et, éventuellement, de remplacer des transformateurs de tension. Les dépenses qui sont ou qui seraient occasionnées par de tels changements ne sont pourtant pas justifiées si l'on considère qu'elles ne servent à satisfaire que des conditions de pointes. En effet, il est peu fréquent d'avoir tous les équipements ménagers et de chauffage mentionnés plus haut mis simultanément en fonctionnement. Il est possible de donner des instructions aux utilisateurs concernant la non-utilisation simultanée de certains équipements. Mais, de fausses manoeuvres sont toujours possibles.Il en résulte que, pour des raisons de sécurité, on préfère suréquipper l'installation. Un objet de la présente invention consiste à prévoir un système de commande de distribution d'énergie électrique qui limite automatiquement une habitation, la demande au réseau de distribution à un niveau de puissance prédéterminé, en permettant l'utilisation d'un chauffage électrique et de nombreux appareils électriques dont la somme des puissances électriques dépasse notablement ledit niveau prédéterminé. Suivant une caractéristique de l'invention, il est prévu un système de distribution d'énergie électrique alimentant, d'une part, plusieurs circuits de chauffage électrique alimenté entre des phases différentes et le neutre et, d'autre part, plusieurs appareils électriques, le système comportant autant de contacteurs que de circuits de chauffage et d'appareils, plus un dispositif de commutation à fonctionnement continu automatique coupant périodiquement et successivement l'alimentation des bobines des contacteurs des circuits de chauffage, et un commutateur manuel à plusieurs positions qui, pour chaque position, alimente certaines bobines de contacteurs d'appareils et coupe l'alimentation des bobines de contacteurs de certains circuits de chauffage. Suivant une autre caractéristique, le système de distribution d'énergie électrique comprend encore une horloge de déclenchement réglable qui entre deux heures données, provoque, par un ou plusieurs contacts électriques, l'alimentation des bobines des contacteurs de certains appareils et la coupure de l'alimentation des contacteurs de certains circuits de chauffage. D'autres caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints,parmi lesquels la Fig. 1 est le schéma électrique d'un circuit de distribution triphasé commandé par le système suivant l'invention, la Fig. 2 est le schéma électrique dhL circuit de commande du système de distribution suivant l'invention, et la Fig. 3 est une vue schématique en perspective du coffret à l'intérieur duquel se logent des composants du système de l'invention. A titre d'exemple, on a considéré un système de commande de distribution d'énergie électrique destiné à l'alimentation d'une habitation individuelle à chauffage électrique intégré comportant trois circuits de chauffage. Suivant le schéma de distribution triphasé de la Fig. 1, il est prévu les circuits d'alimentation suivants t - entre le neutre N et la première phase Phl, le circuit d'une machine à laver du linge dont le fil de phase comporte, en série, un fusible F1 et les contacts d'un contacteur C1, la machine pouvant avoir une puissance de 3 000 W - entre le neutre N et la première phase Phl, le premier circuit de chauffage dont le fil de phase comporte, en série, un fusible F2 et les contacts d'un contacteur C2, le circuit assurant le chauffage de la salle de séjour et de la cuisine avec une puissance de 2 750 W, - entre le neutre N et la troisième phase Ph2, le troisième circuit de chauffage dont le fil de phase comporte, en série, un fusible F3 et les contacts d'un conducteur C3, le circuit assurant le chauffage de deux chambres avec une puissance de 2 500 W, - entre le neutre N et la seconde phase Ph3, le second circuit de chauffage dont le fil de phase comporte, en série, un fusible F4 et les contacts d'un contacteur C4, le circuit assurant le chauffage d'une chambre, d'une salle de bains et des locaux de dégagement avec une puissance de 2 750 W, - entre le neutre N et la troisième phase Ph2, le circuit d'une machine à laver la vaisselle dont le fil de phase comporte, en série, un fusible F5 et les contacts d'un contacteur C5, la machine pouvant avoir une puissance de 3 000 W, - entre le neutre N et la première phase Phl, le circuit d'un chauffe-eau à accumulation dont le fil de phase comporte un fusible F6 et les contacts d'un contacteur C6, le chauffe-eau pouvant avoir une puissance de 2 400 W, et - entre le neutre N et les trois phases Phl, Ph2 et Ph3, des fils EN, E7, E2 et E3 du circuit d'éclairage de l'habitation et d'alimentation de la cuisinière, l'ensemble de la puissance maximale de l'éclairage et de la cuisinière étant supposé de 5 000 W, répartis régulièrement sur les trois phases. Il faut noter que la cuisinière est alimentée en triphasé et n'a pas, dans l'exemple de réalisation décrit, son fonctionnement commandé par le système de l'invention. A chaque contacteur C1 A C6, correspond à la Fig. 2, une bobine d'excitation bl à b6. Le circuit de commande de la Fig. 2, comprend, de plus, une bobine m d'un contacteur M à deux contacts Mi et M2, une bobine n d'un contacteur N à deux contacts N7 et-N2, une horloge H munie d'un inverseur avec un contact de repos. H1 et un contact de travail H2 qu'elle peut, d'une manière classique, ouvrir et fermer à des heures préréglées et? un dispositif de minuterie A qui, en fonctionnement, ferme le contact Ai. Le circuit de commande comprend encore un moteur D qui tourne en permanence et est associé à un réducteur de vitesse dont l'arbre de sortie fait, par exemple, un tour en quinze minutes. Sur cet arbre de sortie, sont montées trois cames identiques,mais décalées angulairement de 1200, comme le montre symboliquement les cames dl à d3 de la Fig. 2. La came dl ouvre le contact D1 pendant 1200 de rotation ce qui équivaut à cinq minutes de rotation du moteur D. La came d2 actionne, de même, le contact D2 et la came d3 actionne le contact D3. A noter que les secteurs des cames di à d3 peuvent être légèrement supérieurs à 1200 de manière que les trois contacts D7 à D3 ne soient jamais fermés en méme temps, méme d'une manière transitoire. Enfin, il est prévu une clé de commutation à deux positions V et L, actionnant des contacts V7 et Li. A noter que l'horloge H et le dispositif de minuterie sont des appareils du commerce du type de ceux que l'on utilise, par exemple, sur des cuisinières électriques ou des équipements semblables. Les bobines bl à b5 sont alimentées entre le neutre et la phase Phl de la manière suivante: le circuit de la bobine b2 comprend les contacts de repos Hi, M1 et Dl; celui de la bobine b3 comprend les contacts de repos Ml, D2; celui de la bobine b4 comprend le contact de repos D3; celui de la bobine bl comprend le contact de travail M2; celui de la bobine b5 comprend le contact de travail M2. La bobine b6 est alimentée entre le neutre et le fil Pi qui est mis sous tension par le réseau de distribution principale entre 20 heures le soir et 6 heures le matin.La bobine m est alimentée, entre N et Phl, d'une part, par le contact de travail H2 ett d'autre part, par les contacts Al et L1, en série. La bobine n est alimentée,entre N et Phl, par les contacts de travail Al et V1 en série. L'horloge H est alimentée en permanence entre N et Phi. Elle tourne en permanence et comporte un organe de déclenchement manuel classique avec des index, qui dans 1 'exemple dç réalisation décrit sont placés sur les positions -5 et 6 et actionnent les contacts H1 et H2, quand 1 'organe de déclenchement est mis en position Marche". Des horloges de ce type sont classiques.Le minuteur A, Fig. 3, est un dispositif de minuterie mécanique qui ferme le contact Al pendant un temps prédéterminé. La Fig. 3 montre le coffret comprenant tous les composants des Figs. A et 2 avec sur la face avant l'horloge H, le dispositif de minuterie A et la clé permettant de mettre en fonctionnement ou bien la machine à laver le linge, position L, ou la machine à laver la vaisselle, position V. En fonctionnement de jour, c'est à dire par définition entre 6 et 20 heures, en supposant les machines à laver le linge et la vaisselle au repos, deux seulement des bobines b2 - à b4 peuvent fonctionner simultanément. La rotation du moteur C entrasse, par l'intermédiaire des bobines -b2 à b4, que deux seulement des circuits de chauffage précités peuvent fonctionner simultanément. La puissance maximale demandée par le chauffage se limite donc à 2 750 + 2 750 = 5 500 W. A cette demandet viennent s'ajouter celle: de ltéclairage et celle de la cuisinière, qui au maximum, se montent à 5 000 W. La demande totale peut être satisfaite avec une installation triphasé à 220 V entre phase et N, prévue pour un courant maximal de 15 A. Si, toujours en fonctionnement de jour, la machine à laver le linge doit être mise en service, la clé du panneau de commande est placée sur la position L ce qui ferme le contact L1 et le dispositif de minuterie A est actionné, ce qui ferme le contact Al pendant le temps prévu pour le lavage. La bobine m est alimentée et,par son contact M2, ferme le circuit de la bobine bl qui permet l'alimentation de la machine. D'autre part, par son contact M1, la bobine m ouvre le circuit d'alimentation de la bobine b2. Ainsi, le premier circuit de chauffage est coupé pendant le fonctionnement de la machine.Pour faire marcher la machine à laver la vaisselle, la clé du panneau de commande doit être placée sur la position V et le dispositif de minuterie A préréglé, ce qui ferme le circuit d'alimentation de la bobine n qui coupe par N1 le circuit b3 et ferme par N2 le circuit de b5. L machine peut donc fonctionner tandis que l'un des circuits de chauffage est coupé. En période de nuit, la bobine b6 entratnant la demande de puissance du challffe-eau est alimentée tant que le contact Hi est au repos. En supposant cette condition établie, le chauffage fonctionne comme de jour avec une demande maximale de 5 500 W et le chauffe -eau a une puissance de 2 700 W, ce qui est une valeur classique pour un chauffe-eau de 200 litres. La demande totale est encore compatible avec une alimentation 15 A. de plus, l'expérience montre que le chauffe-eau atteint sa température maximale en moins de 7 heures. il reste donc entre 5 et 6 heures du matin, une période de demande réduite pendant laquelle il est prévu que la machine à laver le linge peut être mise en fonctionnement. A cet effet, les index de l'horloge H sont respectivement placés sur 5 et 6 heures.A 5 heures, le contact H2 est fermé tandis que le contact H1 s'ouvre pour empecher l'alimentation du circuit de chauffage séjour cuisine commandée par la bobine b2 et celle du chauffe-eau commandée par b6. La bobine m est alimentée et ferme son contact M2 qui alimente la bobine bl commandant le fonctionnement de la machine à laver du linge par l'intermédiaire du contacteur C1. Le choix des circuits de chauffage à couper tient compte notamment du fait qu'il est très rare d'avoir une demande maximale pour la cuisinière quand l'une des machines à laver le linge ou la vaisselle est en fonctionnement.Il est bien entendu que les réglages effectués sur le coffret de commande de la Fig. 3 ne remplacent pas les réglages à faire sur les machines elles-memes. Ainsi, le système de commande permet de réaliser une gestion cohérente de la demande de puissance électrique au réseau de distribution générale en évitant des suréquipements. Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec un exemple de réalisation, il faut comprendre que ladite description n'a été faite qu'à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1) Système de distribution d'énergie électrique alimentant, d'une part une pluralité de circuits de chauffage électrique alimenté entre deux phases différentes et le neutre, et, d'autre part, une pluralité d'appareils électriques, caractérisé en ce qu'il comprend autant de contacteurs que de circuits de chauffage et d'appareils, plus un dispositif de commutation à fonctionnement continu automatique coupant périodiquement et successivement l'alimentation des bobines des contacteurs des circuits de chauffage, et un commutateur manuel à plusieurs positions qui, pour chaque position, commande un relais dont les contacts alimentent la bobine d'un appareil sélectionné par ledit commutateur et coupe l'alimentation des-bobines de contacteurs de certains circuits de chauffage prédéterminés. 2) Système de distribution suivant la revendication 1, carac térisé en ce que le circuit d'alimentation de chaque relais comporte un contact de travail commandé par un dispositif de minuterie. 3) Système de distribution suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend encore une horloge de déclenchement préréglable qui, entre deux heures données, provoque, par un ou plusieurs contacts électriques, l'alimentation des bobines des contacteurs de certains appareils et la coupure de l'alimentation de certains circuits de chauffage. 4) Système de distribution suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'un des appareils est chauffe-eau à accumulation. 5) Système de distribution suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le commutateur manuel a deux positions, l'une des positions correspondant à l'alimentation du relais associé à une machine à laver le linge et l'autre à l'alimentation du relais associé à une machine à laver la vaisselle. 8) Système de distribution suivant l'une des revendications- 3 à 5, caractérisé en ce que le relais associé à la machine à laver le linge comporte un circuit d'alimentation comportant un contact de ladite horloge de déclenchement.