Brevet FR2349989A1 — publié le 19771125

L'invention a pour objet ur ispositif de contrôle de la demande en puissance d'u Dans les installations domestiques par exemple, la mise en service de certains appareils tels que des cuisinières , des machines à laver, lave-vaisselle provoque un appel de puissance important. Si au même instant d'autres appareils sont déjà en service, notamment des appareils de chauffage électrique ou des chauffe-eau y il peut y avoir dépassement de la puissance souscrite par labonné, et par conséquent déclenchement du disjoncteur principal de l'installation Pour éviter ce genre d'incidents, on est amené à brancher les appareils à fonctionnement de longue durée (par exemple les appareils de chauffage) sur un circuitparticulier que l'on dénommera circuit non prioritaire commandé par un relais du type relais de délestage. Be fonctionnement de certains relais de délestage est tel que lorsque le circuit non prioritaire est délesté ou mis hors circuit, le relais rétablit le courant dans le circuit à intervalle de temps régulier. Si la demande totale en courant de l'installation est trop forte à cet instant, le relais déleste à nouveau le circuit non prioritaire et ainsi de suite.Ce type d'installation présente deux incon vénients - la demande potentielle en courant de l'installation n'est pas mesurée en permanence, ce qui revient à dire que la remise en service du circuit non prioritaire est retardée si la demande en courant de l'installation baisse entre deux mesures périodiques, - son mode de fonctionnement peut conduire à une suite de ré enclenchements et de déclenchements du circuit non prioritaire lors des tests périodiques, et par conséquent provoquer une certaine-usure du matériel notamment dans le cas des moteurs des ventilateurs des radiateurs à convexion par exemple , qui vont être soumit des démarrages fréquents pour être aussitôt arrêtés à nouveau, alors outils ne scnt construits généralement que pour un nombre limité de mise en service. l'invention vise à pallier ces inconvénients, par l'uti- lisation d'un relais qui déleste le circuit non prioritaire si la puissance globale demandée par l'installation dépasse la puissance souscrite par l'usager , et le remet en circuit si la puissance globale demandée baisse, au moyen d'un circuit de mesure de la demande en puissance du circuit non prioritaire, circuit de mesure qui est opérationnel dès que le circuit non prioritaire est délesté. L'invention propose donc un procédé pour connecter et/ou déconnecter automatiquemont au moins un circuit d'une installation électrique du typ & consistant à déconnecter ledit circuit quand la demande en puissance de ladite installation devient supérieure à la puissance admise par le disjoncteur principal de ladite installation, à connecter ledit circuit dès que la demande en puissance de toute ladite installation une fois ledit circuit connecté est inférieure à celle autorisée par ledit disjoncteur principal, caractérisé en ce qu'il consiste à mesurer en permanence, une fois ledit circuit déconnecté, la somme de la puissance effectivement consommée par les autres circuits de ladite installation et de la puissance qui serait consommée par ledit circuit s'il était connecté , et à comparer ladite somme avec la puissance autorisée par ledit disjoncteur principal de ladite installation. L'invention propose également un dispositif pour connecter et/ou déconnecter automatiquement au moins un circuit d'une installation électrique suivant la puissance demandée par ledit circuit pour la mise en oeuvre du procédé , du type comprenant une source de puissance alimentant ladite installation,au moins relais de délestage monté à l'entrée dudit circuit, caractérisé en ce qu'il comprend entre ladite source et ledit relais, un circuit de mesure de la demande en puissance dudit circuit une fois celui-ci déconnecté , des moyens de comparaison de la demande totale en puissance de ladite installation avec la puissance totale admise par le disjoncteur de ladite installation, et des moyens de commande dudit relais commandés par lesdits moyens de comparaison.. D'autres avantages, caractéristiques et détails apparaitront plus clairement à l'aide de la description explicative qui va suivre faite en référence à la figure unique donnée uniquement à titre d'exemple , et qui représente un mode de réalisation préférentiel du dispositif conforme à l'invention permettant de connecter et/ou déconnecter un circuit d'une installation électrique en fonction de sa demande en puissance par rapport à la puissance admise par le disjoncteur principal de l'installation. En se référant à la figure unique, on a représenté une partie d'une installation électrique 1 équipée d'un dispositif 10 conforme à l'invention monté entre une source S qui alimente en puissance ladite installation 1, et les bornes d'entrée (P, SP, G) des différents circuits de l'installation. On supposera que la source de puissance S est une source à tension constante, de sorte que l'on parlera par la suite uniquement de demande en courant des différents circuits de l'installation 1. Le circuit de mesure 10 est essentiellement un dispositif de mesure de l'intensité IT qui est fournie par la source S et qui représente la somme du courant Ip demandé par un circuit connecté en permanence à ladite source ( circuit prioritaire) branché entre les bornes P et G , et du courant d'un circuit INp d'un circuit non connecté en permanence sur ladite source (circuit non prioritaire ) branché entre les bornes NP et G. L'intensité IT fournie par la source S excite le primaire d'un transformateur, à savoir un bobinage de détection To , qui induit aux bornes du bobinage secondaire dudit transformateur des variations de courant proportionnelles aux variations du courant 1T Ces variations de courant sont redressées par une diode Do puis filtrées par un conden sateur CO . Ainsi, la tension qui apparaît aux bornes du condensateur CO est proportionnelle aux courant 1T Le point de liaison de la diode Do et du condensateur sur lequel est monté en parallèle une résistance Rg, est relié à une entrée d'un comparateur C , dont une autre entrée est reliée au curseur d'un potentiomètre PO formant avec deux résistances R1 et R2, un pont diviseur de tension .La résistance R2 est reliée à la masse, alors que la résistance R1 est reliée à une tension de référence que l'on définira par la suite. La sortie du comparateur C est reliée à la base d'un montage à deux transistors T1 et T2 qui commandent deux relais h et RD électromagnétiquei qui sont associés aux circuits prioritaire et non prioritaire respectivement. La base du transistor T1 est reliée à la sortie du comparateur C, son émetteur étant relié à la masse, et son collecteur relié à la base du transistor T2,dont l'émetteur est également relié à la masse. La base du transistor T2 est reliée à une tension d'alimentation définie à partir d'une source d'alimentation que l'on définira par la suite, son collecteur étant relié à ladite tension d'alimentation (à un facteur près) par l'intermédiaire de deux diodes D1 et D2 montées en opposition et d'une résistance R3 . En parallèle sur la diode D1 est montée la bobine d'excitation du relais RD . En parallèle sur les diodes D1 et D2 , sont montées en série la bobine d'excitation du relais RE et une résistance Rt Le point de liaisonéntre la bobine d'excitation du relais et et la résistance Rt est relié au point de liaison des diodes D1 et D2 , par l'intermédiaire de deux diodes D3 et D4 . Enfin, un condensateur Ct est monté en parallèle sur la bobine d'excitation du relais t au point de liaison des diodes D3 et D La source d'alimentation précitée est définie à partir d'un bobinage primaire TA d'un transformateur relié à une source de courant alternatif.La tension induite dans le à diodes D etstabilisée par deux iodes Zéner Z1 et Z2. Cette tension permet d'alimenter le dispositif 10 de mesure en fournissant une tension de référence au pont diviseur de tension par l'intérmédiaire de la résistance Rt, et la tension d'alimentation des transistors T1 et T2. Le primaire T0 du transformateur d'intensité est relié d'une part à la charge Z' du circuit prioritaire branché en permanence entre les bornes P et G, et d'autre part par l'intermédiaire du relais RD à la charge Z qui matérialise le circuit non prioritaire branché entre les bornes NP et G. En parallèle sur le circuit non prioritaire sont montés en série un second primaire T0, du transformateur d'intensité et un second secondaire TA t associé au primaire TA du transformateur qui assure l'alimentation des circuits. Le relais RE est monté en série avec le primaire TO' et le secondaire TA'' entre la borne NP et le second primaire TO'. L'ensemble 10 que l'on vient de décrire permet d'assurer la comparaison entre l'intensité demandée par l'ensemble de l'installation (tension VO aux bornes du condensateur CO ) et la tension qui peut vitre fournie par la source S (curseur du potentiomètre PO) . On va maintenant décrire le fonctionnement du circuit dont les différents composants viennent d'être décrits. Supposons que le circuit non prioritaire est branché sur la source de tension S, c'est-à-dire que le relais RD est dans sa4osition fermée, alors que le relais RE est dans sa position ouverte. Dans ce cas, l'intensité totale demandée par le circuit prioritaire (charge Z') et le circuit non prioritaire (charge Z) peut être fournie par la source de puissance S. Les variations du courant total demandé par les charges Z' et Z se matérialisent par l'intermédiaire des bobinagés (T0 , DO")par des variations de tension proportionnelles aux bornes du condensateur CO .Soit Vg la tension aux bornes de 00, tension qui va être comparée par le comparateur C à une tension de référence VC définie par le potentiomètre PC > tension de référence qui représente le calibre du disjoncteur de l'installation 1. Tant que la tension VO est inférieure à la tension de référence VC , la sortie du comparateur C maintient le transistor T1 conducteur, qui assure quant à lui le blocage du transistor T2. Dans ces conditions, aucun courant ne passe dans les bobines d'excitation des relais RE et RD , qui sont alors dans l'état tel que défini précedemment. Supposons maintenant, que la demande en courant du circuit non prioritaire branché sur la source S par l'intermédiaire du relais RD , devienne telle que la tension VO est supérieure à la tension de référence Vc. Dans ces conditions la sortie du comparateur C qui compare ces tensions va bloquer le transistor T1, qui va lui-mame rendre conducteur le transis- tor T2. Be transistor T2 devenant conducteur, un courant va passer dans la diode D2, puis directement dans la bobine d'excitation du relais RD , du fait de la présence des diodes D1 et D4 . Ce courant va donc exciter le relais RD qui va par conséquent se trouver dans un état ouvert, ce qui revient à débrancher le circuit non prioritaire de la source S. Quelques instants plus tard, la bobine d'excitation du relais RE par l'intermédiaire du courant qui passe dans la résistance R t > va provoquer le changement d'état de ce relais et le placer dans son état fermé. Le circuit non prioritaire étant débranché, le bobinage primaire Tot ' et le bobinage secondaire T " sont mis en série O A avec le circuit non prioritaire par l'intermédiaire du relais RE qui est dans son état fermé. De ce fait, par l'intermédiaire du bobinage TA'' , une très basse tension va être appliquée aux bornes NP et G du circuit non prioritaire. Cette tension fixe, va induire un courant dans la charge Z, courant qui représente la demande potentielle du circuit non prioritaire à un coefficient constant près , ledit coefficient étant le rapport entre la tension de la source S et la tension développée par le secondaire TA" . Ce courant est mesuré par le bobinage primaire To' et délivre au secondaire T0,, une tension qui s'ajoute à la tension induite par le primaire TO. La tension VO représente donc la demande potentielle des circuits prioritaire et non prioritaire. Tant que la tension totale VO est supérieure à la tension de référence Vc, le circuit non prioritaire reste déconnecté, et les relais ne changent pas d'état. Dès que la tension VO devient inférieure à la tension Vc, ctest-à-dire que la source S est capable à elle seule de fournir l'intensité totale demandée, les relais RD et RE retombent, ctest-à-dire changent d'état3rétablissant ainsi la connexion par le relais RD du circuit non prioritaire à la source S.En effet, la sortie du comparateur O n'est plus apte à maintenir le transistor h bloqué, et par conséquent c'est le transistor 2 qui va se trouver maintenant bloqué. Cetransistor étant bloqué , plus aucun courant ne peut passer dans les bobines d'excitation des relais RE et RD Toutefois, par la présence du condensateur électrochimique Ct , le relais Ru va retomber avant le relais RD .En effet, le condensateur Ct précédemment chargé va obligatoirement se décharger dans la bobine d'excitation du relais RD, du fait de la présence de la diode D. Par conséquent, un courant de décharge va passer dans la bobine d'excitation du relais RD, ce qui nécessairement assure sa retombée après celle du relais Be circuit restera dans cet état, tant que la tension VO sera supérieure à la tension Vc . Dès que la tension VO deviendra inférieure à la tension de référence VC, on retrouve le processus tel que l'on vient de le définir, avec excitation des relais RD et RE et branchement du circuit non prioritaire sur la source S. Dans l'exemple illustré, on a considéré le relais RD comme étant du type électromagnétique. Il est à noter, que la présence du relais RD n'est pas indispensable pour comprendre le principe de fonctionnement du circuit conforme à l'invention, mais sa présence permet de tenir compte de sur intensité passagère , en s'assurant que dans le cas du délestage ou de la déconnexion du circuit non prioritaire, il ferme son contact après l'ouverture du relais RD, et dans le cas de la connexion du circuit non prioritaire,lcoupe son contact avant la fermeture du relais RD , autrement dit le relais RE est un relais temporisé. En variante du circuit décrit, on peut prévoir un relais RD ayant des caractéristiques permettant des intensités de déclenchement et de rcnclenchement différentes c' es-à-dire prévoir pour le relais une caractéristique à hystérésis. Des perfectionnements peuvent être apportés au disposi- tif, en incorporant par exemple l'émission d'un signal lumineux ou acoustique indiquant la connexion du circuit non prioritaire. Dans le cas de plusieurs circuits non prioritaires , on peut prévoir que le dispositif mesure successivement et dans un ordre prédéterminé à l'avance les demandes potentielles en courant desdits circuits non prioritaires. Un tel circuit s'adapte parfaitement .en courant triphasé et permet le déclenchement sur une ou plusieurs phases. Ainsi, avec une telle installation , un usager utilise au mieux la puissance disponible pour son installation. Bien entendu, l'invention n'est.nullement limitée au mode de réalisation qui n'a été donné qu'à titre d'exemple, elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont réalisées et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVEND I C AT IONS 1.- Procédé pour connecter et/ou déconnecter automatiquement au moins un circuit d'une installation électrique du type consistant à déconnecter ledit circuit quand la demande en puissance de ladite installation devient supérieure à la puissance admise par le disjoncteur principal de ladite installation, à connecter ledit circuit dès que la demande en puissance de toute ladite installation une fois ledit circuit connecté est inférieure à celle autorisée par ledit disjoncteur principal, caractérisé en ce qu'il consiste à mesurer en permanence, une fois ledit circuit déconnecté, la somme de la puissance effectivement consommée par les autres circuits de ladite installation et de la puissance qui serait consommée par ledit circuit s'il était connecté, et à comparer ladite somme avec la puissance autorisée par ledit disjoncteur principal de ladite installation. 2.- Procédé selon la revendication 1, du type consistant à alimenter l'installation électrique précitée par une meme source de puissance, caractérisé en ce que le circuit de mesure précité puise son courant de mesure de ladite source. 3.- Dispositif pour connecter et/ou déconnecter automatique au moins un circuit d'une installation électrique suivant la puissance demandée par ledit circuit pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications t ou 2, du type comprenant une source de puissance alimentant ladite installation, un relais de délestage monté à l'entrée dudit circuit, caractérisé en ce qu'il comprend entre ladite source et ledit relais, un circuit de mesure de la demande en puissance dudit circuit une fois celui-ci déconnecté, des moyens de comparaison de la demande totale en puissance de ladite installation avec la puissance totale admise par le disjoncteur de ladite installation, et des moyens de commande dudit relais commandés par lesdits moyens de comparaison. 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit de mesure précité comprend un dispositif d'injection de courant à très basse tension, et un bobinage de détection. 5.- Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé par le fait que la mesure précitée se fait par un transformateur d'intensité en tension 6.- Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le transformateur d'intenfMité précité comprend deux enroulements primaires réalisant l'addition des consommations des deux circuits sur un secondaire unique. 7.-Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la commande dudit relais, est réalisée par deux transistors commandés par la sortie des moyens de comparaison précités. 8.- Dispositif selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que la demande du relais précité à une caractéristique à "hystérésis11.