Brevet FR2349988A1 — publié le 19771125

L'invention est relative --s perfectionn-ments apportés à une installation de distributorn -'énergie électrique. Elle concerne plus particulièrement une selle installation qui et destinée à fournir une puissance au piu égale à une valeur déterminée, cette installation comportant une première et une seconde voies, la première voie étant prioritaire par rapport à la seconde. Selon un autre aspect, l'invention concerne également un dispositif de délestage de la voie non prioritaire d'une installation du genre indiqué ci-dessus. Dans une installation connue de ce genre, un organe interrupteur est disposé en série sur la seconde voie de façon à interrompre totalement la distribution d'énergie dans cette seconde voie quand l'appel de courant en amont de la dérivation entre les deux voies dépasse un seuil déterminé. En outre, dans cette installation connue il est nécessaire de prévoir un dispositif complexe pour remettre en service cette seconde voie ; ce dispositif de réenclenchement comporte des moyens chronométriques qui provoquent, à intervalles réguliers, des tentatives de réenclenchement. Cette seconde voie est, dans l'installation connue, remise en service, après me tentative de réenclenchement, quand l'appel de courant redescend au-dessous du seuil déterminé. Cette installation connue présente de nombreux inconvénients. En particulier si la puissance demandée par la seconde voie est proche de la puissance maximale que peut fournir l'installation, cette seconde voie est mise entièrement hors service quand un appareil, même de faible puissance, est branché sur la première voie (voie prioritaire). En outre, l'installation connue est de réalisation relativement complexe. L'invention a surtout pour but de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus. Elle a pour but également de répondre mieux que jusqu'à présent aux divers desiderata de la pratique. L'installation (ou le dispositif de délestage) conforme à l'invention est caracteisée en ce qu'elle comprend des moyens réducteurs de puissance destinés à réduire la puissance fournie à la seconde voie quand la puissance totale demandée par les deux voies tend à dépasser ladite valeur maximale déterminée, de façon à ramener la puissance totale demandée à ladite valeur déterminée. Ainsi quand la puissance totale demandée dépasse la puissance maximale que peut fournir l'installation, la seconde voie n'est pas entièrement coupée mais la puissance qu'elle peut fournir est réduite de façon- que la puissance totale distribuée ne dépasse pas la puissance maximale admissible. Quand ladite installation est propre à fournir un signal de tension sensiblement constante, il est alors avantageux qu'elle comporte des moyens détecteurs de l'intensité totale du courant électrique demandé par les deux voies, des moyens comparateurs comportant une première entrée reliée à la sortie des moyens détecteurs et une seconde entrée propre à recevoir un potentiel déterminé fonction de ladite valeur maximale déterminée, et des moyens à interrupteur électronique commandé disposés en série sur la seconde voie.Dans ce cas, l'entrée de commande des moyens interrupteurs est reliée à la sortie des moyens comparateurs et ces moyens comparateurs sont-agencés pour délivrer un signal de commande de la réduction de la conduction desdits moyens interrupteurs lorsque la valeur du signal sur la première entrée dépasse le po tentiel- déterminé. Lorsque l'installation est destinée à distribuer une énergie électrique se présentant sous forme de signaux périodiques, les moyens à interrupteur électronique commandé comportent, de préférence, au moins un thyristor et lesdits moyens réducteurs comprennent un dispositif convertisseur dont l'entrée est reliée à la sortie des moyens comparateurs et dont la sortie est propre à délivrer, au cours de chaque période dudit signal périodique, une impulsion de commande de conduction à -la gachette dudit thyristor, ledit dispositif convertisseur étant agencé pour rendre conducteur le susdit thyristor pendant une fraction de chaque période qui dépend de la valeur du signal appliqué sur son entrée? cas Dans ce dernier, il est avantageux que les moyens à interrupteur électronique commandé comprennent un second thyristor disposé. en parallèle sur le premier et en- sens inverse. Les voies de distribution de l'installation selon l'invention peuvent être du type polyphasé, notamment triphasé. Dans ce cas, il est avantageux que- les moyens réducteurs de puissance soient agencés pour réduire, dans la meme proportion, la puissance fournie à chaque ligne de la seconde voie quand la puissance totale maximale demandée par une ligne tend à dépasser la valeur déterminée pour cette ligne. D'autres buts, dispositions et avantages de l'invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description de l'un de ses modes de réalisation, cette desoription étant faite en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels.: - La figure 1 montre, de façon schématique, une installation monophasée conforme à l'invention, - la figure 2 illustre de façon plus détaillée l'installation représentée sur la figure 1, et - la figure 3 montre une installation triphasée conforme à l'invent ion. L'exemple de réalisation d'installation de distribution d'énergie électrique conforme à l'invention que l'on va maintenant décrire en relation avec les figures est relatif-à la distribution d'énergie électrique à usage domestique. Cette installation comporte, tout d'abord, une ligne prin- cipale 1 qui est raccordée au réseau de distribution d'énergie électrique ou "secteur" (non représenté) qui fournit une telle énergie sous forme d'un signal de tension constante et de fréquence donnée, en général 50 ou 60 hertz. A cette ligne principale 1 se raccordent deux lignes de distribution 2 et 3, respectivement. La ligne 2 est une ligne de distribution prioritaire par rapport à la ligne 3. Dans l'exemple la ligne 3 est destinée à alimenter des appareils de chauf-fage du type à résistances. La ligne prioritaire 2 alimente tous les- autres appareils ou dispositifs (non mnntrés) d'usage domestique : appareils électroménagers, dispositifs d'éclairage, etc... L'installation représentée sur la figure 1 comprend, en outre, conformément à l'invention, un dispositif 4-destiné à fournir un signal qui est fonction de l'intensité totale I (donc de la puissance, la tension étant constante) du courant circulant dans la ligne principale 1. Dans l'exemple, ce dispositif 4 est constitué par un transformateur d'intensité. Le signal de sortie du dispositif 4 est appliqué sur la première entrée 6 d'un comparateur 5 comportant une seconde entrée 7 reliée à la sortie d'une source (non montrée) de tension déterminée. La sortie de ce comparateur 5 est connectée à l'entrée d'un dispositif 8 réducteur de puissance disposé en série sur la ligne 3. En fonctionnement le potentiel appliqué sur la seconde entrée 7 du c-omparateur 5 est fonction de la puissance maximale 7 ; en outre, le signal de sortie du comparateur 5 présente une valeur qui est fonction de la différence entre les valeurs des signaux présentés sur ses entrées 6 et 7. En d'autres termes, le signal de sortie du comparateur 5 est fonction de la quantité P - PM, P représentant la puissance appelée sur la ligne principale 1 et détectée par le dispositif 4. Le - signal apparaissant sur la sortie du comparateur 5 est propre à agir sur le dispositif 8 réducteur de puissance de façon à ramener la quantité P - PM à la valeur zéro. On empêche ainsi que la puissance totale demandée ne dépasse la valeur maxi male PM. De cette manière, par un délestage proportionnel de la ligne 3 non prioritaire, on évite non seulement l'interruption totale de l'installation (interruption qui serait provoquée par le disjoncteur, non représenté, généralement prévu sur ce type d'installation) mais également l'interruption totale de la distribution d'énergie sur la ligne 3. Dans l'exemple, comme on le verra plus loin en relation avec la figure 2, le dispositif 8 réducteur de puissance comporte un interrupteur électronique commandé. Le signal de commande appliqué sur l'électrode de commande de cet interrupteur agit sur la conduction de cet interrupteur, c'est-à-dire sur I'intesi- té du courant fourni à la- ligne 3. On va maintenant décrire en relation avec la figure 2, une réalisation plus détaillée de l'installation illustrée sur la figure 1. Toutefois, pour simplifier le dessin on n'a pas repré senté, sur cette figure 2, les lignes 1 et 2. Sur la figure 2, la borne d'entrée 10 représente la borne de sortie d'un -transformateur d'inténsité (dispositif détecteur 4 de la figure 1), ce transformateur étant agencé pour délivrer sur la borne 10 un signal qui est fonction de l'intensité du courant circulant dans la ligne principale 1. Etant donné que le signal apparaissant sur la borne 10 est un signal alternatif et qu'à l'entrée 6 du comparateur 5 il est nécessaire de délivrer un signal continu, on prévoit des moyens redresseurs entre ladite borne 10 et l'entrée 6. Dans l'exemple, ces moyens redresseurs comportent, d'une part, un intégrateur 11 et, d'autre part, un amplificateur opérationnel 12 monté en voltmètre de crête 13. Il est à noter que l'intégrateur 11 comporte également un amplificateur opérationnel agencé pour réaliser ladite fonction d'intégration.Le signal de sortie du montage 13 à amplificateur opérationnel 12 est rappliqué aux bornes d'un condensateur 14. Une source(non montrée) délivre un potentiel de valeur fixée sur une borne 15 qui est reliée à l'entrée 7 du comparateur 5 par l'intermédiaire -d'un potentiomètre 16. Le comparateur 5 comporte, outre un amplificateur opérationnel 5a, une diode 17 reliée à la sortie dudit amplificateur opérationnel 5a. La cathode de cette diode 17 constitue la sortie du comparateur 5. Il est à noter que dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, au signal de sortie du comparateur 5 on ajoute un signal continu fourni par ladite source (non représentée) par l'intermédiaire d'un second potentiomètre 18 et d'une seconde diode 19. Ce signal continu permet, de façon en soi connue, le fonctionnement d'un dispositif convertisseur 20 dont il sera question ci-après. L'entrée de ce convertisseur 20 est reliée à la sortie du comparateur 5 et la sortie dudit dispositif 20 débite dans l'enroulement primaire 21 d'un transformateur d'impulsions 22 comportant deux enroulements secondaires, respectivement 23 et 24. Le convertisseur 20 délivre, sur sa sortie, une impulsion au cours de chaque période ou alternance du signal périodique fourni par le reseau. L'instant d'apparition, au cours de chaque-période ou alternance, des impulsions fournies par le convertisseur 20 est fonction de la valeur du signal continu présenté sur l-'entrée de ce convertisseur. Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif 20 se présente sous la forme d'un circuit intégré, par exemple le circuit de référence TCA 280 fabriqué par la Société dite "La Radiotechnique". L'enroulement secondaire 24 du transformateur d'impulsion 22 est relié, d'un côté, à la gâchette d'un thyristor 25 et, de l'autre, à la cathode de ce même thyristor. De même, l'enroulement 23 est connecté, d'un côté, à la cathode d'un second thyristor 26 et, de l'autre, à la gâchette de ce même thyristor 26. Les thyristors 25 et 26 sont montés en série sur la ligne 3 et sort disposés en sens opposés ; en d'autres'termes, l'anode du thyristor 26 est reliée à la cathode du thyristor 25 et la cathode dudit thyristor 26 est connectée à l'anode de l'autre thyristor. Ces deux thyristors constituent l'organe 8 réducteur de puissance (figure 1). En fonctionnement, ces thyristors sont rendus conducteurs, au cours de chaque alternance du signal réseau, pendant une fraction de la période qui dépend de la valeur du signal continu apparaissant sur la sortie du comparateur 5 ; de façon plus précise cette fraction est d'autant plus faible que le signal de sortie dudit comparateur 5 présente une valeur élevée. Enfin, pour éviter qué le courant délivré dans la ligne 3 n'injecte des harmoniques sur le réseau -du fait de la commande des thyristors 25 et 26 - qn installe, en série sur cette ligne 3, un dispositif de filtrage 30 du type passe-bande propre à éliminer les fréquences harmoniques. L'installation que l'on vient de décrire en relation avec les figures 1 et 2 peut se prêter à de nombreuses variantes de réalisation sans que l'on sorte, pour celà, du cadre de l'invention. En'particulier, l'invention n'est pas limitée à une installation de distribution d'énergie électrique se présentant sous forme de signaux périodiques ou alternatifs. Elle est également utilisable pour réaliser une installation de distribution-de courant continu dans ce cas, les thyristors 25 et 26 peuvent être remplacés, à titre d'exemple, par un transistor de puissance dont la base est propre à recevoir un signal continu représentant le signal de sortie du comparateur 5, l'espace émetteur-collecteur dudit transistor étant alors installé en série sur la ligne 3. L'invention n'est pas limiténe2fla FaUdistribution d'énergie électrique alternative sous forme monophasée ; elle s'applique à la distribution d'énergie dans un circuit polyphasé équilibré ou non. Une telle installation du type triphasé est représentée sur la figure 3. Les voies de distribution de l'installation montrée sur cette figure 3 sont du type triphasé. La voie principale se compose donc de trois lignes la, lb et lc. De même, la voie prioritaire comporte trois lignes 2a, 2b et 2c et la voie non prioritaire trois lignes 3a, 3b et 3c. Ladite voie, non'prioritaire, est destinée à alimenter des résistances de chauffage, respectivement 3-5, 36 et 37 montées en étoile. En d'autres termes, ces résistances 35, 36 et 37 comportent un point commun 38. A chaque ligne principale la, lb et -lc est associé un transformateur d'intensité, respectivement 4a, 4b et 4c. Toutes les premières bornes de sortie desdits transformateurs d'intensité (correspondant à la borne 10 sur la figure 2) sont reliées à la même entrée 40 d'un intégrateur 41 par l'intermédiaire de diodes, respectivement 42a, 42b et 42c. L'intégrateur 41 correspond aux éléments il à 14 de la figure 2, c'est-à-dire qu'il permet de transformer en un signal continu le signal alternatif appliqué sur son entrée. La sortie de l'intégrateur 41 est reliée à la première entrée 61 d'un comparateur 51 analogue à celui décrit en relation avec les figures 1 et 2. Sur chacune des lignes 3a, 3b et 3c de la voie non prioritaire est installé un dispositif réducteur de puissance, respectivement 8a, 8b et 8c. Dans l'exemple, chacun de ces dispositifs réducteurs de puissance est constitué comme illustré sur la figure 2. L'entrée de commande de chacun de ces dispositifs est reliée à la sortie du comparateur 51 En fonctionnement, le signal qui apparaît sur l'entrée'61 du comparateur 5i représente l'intensité du courant circulant dans la ligne la, lb ou Ic qui est la plus chargée, c'est-à-dire dans laquelle l'intensité a la valeur la plus élevée.En effet, sur la borne de sortie de chaque transformateur d'intensité apparait un signal de tension et, toutes les cathodes des diodes-42a, 42b et 42c étant reliées au même point, c'est la tension la plus élevée qui est transmise sur l'entrée 40 de l'intégrateur 41, les deux autres diodes étant alors bloquées. Ainsi, la réduction éventuelle de la puissance qui est fournie aux lignes 3a, 3b et 3c -e-St effectuée de façon à réduire ladite puissance en fonction de la ligne ou phase la plues chargée. L'installation conforme à l'invention peut se preter à de nombreuses applications, tant sur le plan domestique que sur le plan industriel. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement- à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. RE5tEl;DICATsONS 1. Installation de distribution d anergie électrique propre à fournir une puissance au plus égale à une valeur maximale déterminée, cette installation comportant une premiere et une seconde voies de distribution, la première étant prioritaire par rapport à la seconde, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens réducteurs de puissance destinés à réduire la puissance fournie à la seconde voie quand la puissance totale demandée par les deux voies tend à dépasser ladite valeur déterminée, de façon à ramener la puissance totale demandée à ladite valeur déterminée. 2. Installation selon-la revendication 1 et destinée à fournir un signal de tension sensiblement constante, caractérisée en ce que les moyens réducteurs comportent des- moyens détecteurs de l'intensité totale du courant électrique demandé par les deux votes, des moyens comparateurs comportant une première entrée reliée à la sortie des moyens détecteurs et une seconde entrée propre à recevoir un potentiel déterminé fonction de ladite valeur maximale déterminée, et des moyens à interrupteur électronique commandé disposés en série sur la seconde voie, l'entrée de commande de ces moyensa/interrupteur étant reliée à la sortie des moyens comparateurs, lesdits moyens comparateurs étant agencés pour délivrer un signal de commande de la réduction de la conduction desdits moyens à interrupteur électronique lorsque la valeur du signal sur la première entrée dépasse le potentiel déterminé. 3. Installation selon la revendication 2 et destinée à distribuer une énergie électrique se présentant sous forme d'un signal pério dique, caractérisee en ce que les moyens à interrupteur électronique commandé comportent au moins un thyristor et en ce que lesdits moyens réducteurs comprennent un dispositif convertisseur dont l'entrée est reliée à la sortie des moyens comparateurs et dont la sortie est propre à délivrer, au cours de chaque période dudit signal périodique, une impulsion de commande de conduction à la gâchette dudit thyristor, ledit dispositif convertisseur étant agencé pour rendre conducteur ledit thyristor pendant une fraction de chaque période qui dépend de la valeur du signal appliqué sur son entrée. 4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens à interrupteur électronique commandé comprennent un second thyristor disposé en parallèle sur le premier et en sens inverse. 5. Installation selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisée en ce que les moyens détecteurs comportent un transformateur d'intensité propre à détecter l'intensité du courant traversant ladite installation en amont de la dérivation entre la première et la seconde voies- et des moyens redresseurs pour convertiryun signal sensiblement continu le signal fourni par ledit transformateur d'intensité, la sortie de ces moyens redresseurs étant reliée-à la première entrée des moyens compara teurs - 6. Installation selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte, en série sur la seconde voie, un organe de filtrage'des harmoniques de la seconde voie. 7. Installation selon'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif d'utilisation de la puissance fournie par la seconde voie comprenant des moyens de chauffage à résistance. 8. Dispositif de délestage d'une voie non prioritaire d'une installation de distribution d'énergie électrique propre à fournir une puissance au plus égale à une valeur maximale déterminée, cette installation comportant une première et une seconde voies de distribution, la première voie étant la voie prioritaire, caractérisé en ce qutil comprend des moyens réducteurs de puissan- ce destinés à réduire la puissance fournie à la voie non prioritaire quand la puissance totale demandée par les deux voies tend à dépasser ladite valeur déterminée de façon ramener la puissance totale demandée à ladite valeur détermine. 9. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que lesdites voies de distribution sont du type polyphasé à nombre déterminé de lignes, et en ce que les moyens réducteurs de puissance sont agencés pour réduire, dans la même proportion, la puissance fournie à chaque ligne de la seconde voie quand la puissance totale maximale demandée par une ligne tend à dépasser la valeur déterminée pour cette ligne. 10. Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 6 et selon la revendication 9, caractérisée en ce-qu'elle comporte des moyens détecteurs pour chaque ligne, chacun de ces moyens détecteurs étant propre à'délivrer un signal de tension représentant l'intensité totale du courant électrique demandé dans la ligne correspondante, et en ce que toutes les sorties desdits moyens détecteurs sont reliées à la première entrée des moyens comparateurs par l'intermédiaire d'une diode respective, chaque ligne de la seconde voie comportant des moyens à interrupteur électronique commandé dont l'entrée de commande est reliée à la sortie des moyens comparateurs.