Brevet FR2443154A1 — publié le 19800627

La présente invention concerne les installations dans lesquelles on désire commander à distance, par fil, un o plusieurs appareils électriques fonctionnant sur ltenergie du réseau de distribution à fréquence industrielle (50 Kz par exemple). Il est très avantageux, pour une question de quantité de fil électrique consommé dans ces installations, d'effectuer une commande par un fil unique dit fil pilote allant d'un poste de commande central, qui établit les ordres de commande, aux divers appareils à commander. On a déåà réalisé des installations dans lesquelles le fil unique de commande est un conducteur de phase du réseau de distribution, mais il faut alors faire très attention aux sens de branchement des divers conducteurs, de commande ou d'alimentation en puissance, arrivant aux appareils. Pour réaliser une commande par fil unique, la présente invention propose maintenant d'effectuer cette commande par une tension continue transmise par le fil pilote, le niveau ou la polarité, ou la seule existence de cette tension constituant une information ou un ordre de commande pour les appareils qui la reçoivent. Cependant, étant donné que cette tension, établie au niveau du poste central de commande, doit entre définie par rapport à un conducteur de référence qui n'est pas amené aux appareils avec le fil pilote (puisque la transmission se fait par fil unique), on est amené à référencer la tension continue par rapport à un conducteur du réseau de distribution d'énergie (conducteur qui parvient nécessairement aux appareils électriques branchés sur ce réseau).Mais il est alors impératif que l'installateur fasse attention au branchement pour que la tension continue reçue sur l'appareil soit bien référencée par rapport au même conducteur de réseau qu'au niveau du poste central ; c'est-à-dire que si elle est établie par exemple par rapport à un conducteur neutre, c'est aussi par rapport au conducteur neutre qu'elle doit être prélevée à la réception et non par rapport à un conducteur de phase ; on conçoit en effet que dans le cas contraire la tension alternative à fréquence industrielle du réseau se superposerait à la tension continue de commande, avec par conséquence un risque de non fonctionnement ou de destruction de la commande des appareils électriques. La présente invention vise à éviter les erreurs de branchement qui peuvent se produire du fait qu'il n'est pas toujours aisé de distinguer entre eux les conducteurs du réseau à chaque endroit de branchement. À cet effet, l'invention propose une installation de commande à distance d'appareils électriques par fil pilote unique comprenant 1) un moyen pour établir sur le fil pilote un niveau de potentiel continu par rapport à un point de référence de potentiel défini de manière non flottante par rapport au réseau électrique de distribution à fréquence industrielle, 2) un filtre passe-bas en amont de chaque appareil à commander, le filtre ayant une borne d'entrée reliée au fil pilote une borne de sortie reliée à une entrée de commande de l'appareil et une borne commune reliée à un point de l'appareil électrique à un potentiel défini de manière non flottante par rapport à des bornes d'entrée de puissance de l'appareil destinées à titre reliées au réseau, le filtre passe-bas étant apte à éliminer toute tension alternative à fréquence industrielle apparaissant entre sa borne d'entrée et sa borne commune. De préférence, le point de référence servant à définir le niveau de potentiel continu est un conducteur du réseau, par exemple le conducteur neutre ; de préférence aussi, la borne commune du filtre est reliée à une des bornes d'entrée de puissance de l'appareil (la borne par rapport à laquelle on détecte le niveau de potentiel continu apparaissant à l'entrée de commande e l'appareil en vue de la commander). D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence au dessin annexé dans lequel - la figure 1 représente un exemple d'installation selon l'invention, - la figure 2 représente un exemple de filtre pas se bas applicable à l'invention. L'installation de la figure 1 comprend au moins un appareil électrique 10 à commander à distance, cet appareil fonctionnant sur le réseau de distribution électrique à tension et fréquence industrielles ; prise de branchement 12 permet de relier l'appareil au réseau par une connexion bi-filaire 14 reliant la prise 12 à deux bornes-d'entrée de puissance À et B de l'appareil. D'autres appareils électriques tels que 10, non représentés, peuvent btre prévus dans l'installation. Tous ces appareils, qui sont par exemple des appareils de chauffage, peuvent être commandés par un signal électrique transmis par un fil 16 dénommé fil pilote qui envoie une information ou un ordre de commande sous la forme d'un niveau de potentiel électrique : c'est le potentiel transmis qui constitue l'information et ce peut titre une information en tout ou rien (par exemple un ordre de commande ou d'arrêt de chauffage selon que le potentiel est à un premier niveau ou un deuxième niveau) ou encore une information variable continûment, représentée par des variations continues de potentiel. Dans l'exemple d'installation. représentée, il s'agit d'ordres de commande de marche ou d'arrêt des appareils, et ces ordres sont établis par fermeture ou ouverture dtun contact électrique 18 inséré dans un conducteur électrique relié au réseau de distribution alternatif, en amont d'une alimentation à tension continue 20 qui, lorsqu'elle reçoit sur ses entrées El et E2 la tension alternative du secteur, produit sur sa sortie SI une tension continue de niveau constant par rapport à un conducteur de référence qui peut être relié à une masse M.L'ouverture du contact 18 interrompt l'alimentation alternative aux bornes El et E2 et fait tomber à zéro le potentiel à la sortie SI. Le conducteur de référence par rapport auquel est définie la tension continue en SI est de préférence relié directement à une borne d'entrée de l'alimentation continue 20, par exemple la borne E2 et c'est donc par rapport à un des conducteurs du réseau de distribution électrique qu'est défini le niveau de potentiel continu en SI. De préférence, la borne E2 reliée à la masse M est connectée à un conducteur neutre du réseau, tandis que la borne E1 est connectée à un conducteur de phase par l'intermédiaire du contact 18. L'alimentation continue 20 et le contact 18 constituent un poste central de commande ; les appareils électriques tels que 10 sont commandés à distance et les ordres de commande leur sont transmis par le fil pilote 16 qui est relié à la borne de sortie S1 de l'alimentation continue 20. Le niveau de potentiel en S1 est donc transmis vers les appareils éloignés par le fil 16. Comme la transmission des ordres de commande se fait par ce fil unique,16, l'information reçue au niveau des appareils éloignés n'a de sens que si on mesure à la réception ce niveau de potentiel continu en prenant pour référence de potentiel zéro un conducteur au meme potentiel que le conducteur de référence relié à la masse M qui a.servi à 1 'établissement de la tension continue en S1 dans l'alimentation. Or, au niveau des appareils électriques 10 situés à distance, les potentiels ne peuvent être définis qu'en fonction du branchement de l'appareil électrique sur le réseau par la prise 12. On conçoit très bien que les potentiels à l'intérieur de l'appareil électrique 10 peuvent dépendre du sens de branchement de la prise 12 par rapport aux conducteurs de neutre ou de phase du réseau alors qu'il est impératif que l'on ait un moyen de repérer sans ambiguité le niveau de potentiel continu en provenance du fil pilote 16. À cause de cette nécessité, on ne peut d'ailleurs prévoir que les potentiels à l'intérieur de l'appareil 10 soient flottants par rapport auxpotentiels des conducteurs du réseau. Pour éviter des erreurs de branchement de la part de l'installateur, et plu6 précisément pour qu'il ne se trouve pas obligé de repérer le conducteur de phase et le conducteur neutre du réseau au niveau de chaque appareil 10 et de repérer le sens de branchement de la prise 12, on prévoit selon l'invention de connecter an amont de l'entrée de commande E3 de chaque appareil électrique 10, entre cette entrée E3 et le fil pilote 16, un filtre passe-bas 22. Ce filtre passe-bas comprend une borne d'entrée E4, une borne de sortie S4, et une borne commune C4, et il est capable de faire disparattre à sa sortie entre les bornes S4 et C4 toute tension zalternative à fréquence industrielle apparaîssant à son entrée entre les bornes E4 et C4. Par conséquent, au lieu de connecter directement le fil pilote 16 à la borne d'entrée de commande E3 de ltappa- reil électrique 10 en faisant attention au sens de branchement de la prise 12, on interpose le filtre 22 entre le fil pilote et l'appareil 10. L'extrémité du fil pilote est reliée à la borne E4 ; la sortie du filtre 54 est reliée à l'entrée de commande E3 de l'appareil ; et la borne commune C4 du filtre est reliée àun point de l'appareil électrique 10 constituant une référence de potentiel par rapport à laquelle la tension continue apparaissant à l'entrée de commande E3 doit être mesurée pour définir le niveau de potentiel transmis par le fil pilote et donc pour savoir quel est l'ordre transmis par ce fil. Dans l'exemple représenté sur la figure 9, la borne commune C4 est reliée à une des bornes d'entrée de puissance A et B de l'appareil électrique 10, ici la borne B dont on suppose que c'est celle par rapport à laquelle la tension continue en E3 doit titre définie. On pourrait concevoir que la tension d'entrée continue E3 soit définie à l'intérieur de l'appareil 10 par exemple par rapport à un point milieu de potentiel intermédiaire entre A et B (mais non flottant par rapport aux entrées A et B). Dans ce cas, la borne commune C4 du filtre serait reliée à ce point milieu. Ceci est vrai meme si la tension continue en S1 est produite par rapport à un conducteur du réseau et non à un point milieu.Plus généralement il faut que la tension en SI soit établie par rapport à un point de potentiel non flottant par rapport aux conducteurs du réseau, et, de même, que la détection ou la mesure de tension continue à l'entrée de commande E3.de l'appareil soit faite par rapport à un point de référence de potentiel non flottant par rapport au réseau, point auquel peut Etre raccordée la borne commune du filtre. Xe filtre passe-bas présente à sa sortie un taux d'ondulation résiduelle de préférence inférieur à 0,01 % ou mieux encore inférieur à 0,001 % pour une tension alternative à 50 Hertz. Ainsi, si le branchement de la prise 12 est tel qu'une tension alternative de 220 volts se superpose à la tension continue du fil pilote entre les bornes E4 et C4 du filtre 22, il n'existera pratiquement plus qu'unie ondulation résiduelle de 1 millivolt environ à la sortie du filtre entre les bornes S4 et C4 tandis que la tension continue du fil pilote se transmettra intégralement de la borne E4 à la borne S4. le filtre passe-bas présente une impédance d'entrée qui est de préférence au moins un méDh.m pour que la commande en tension continue d'un certain nombre d'appareils ne charge pas de manière trop. importante, par une composante de courant continue, le réseau de distribution électrique alternatif. Un exemple de filtre passe-bas très simple est représenté à la figure 1 avec simplement un double réseau RO comprenant une première résistance d'entrée de I méghom en série avec une capacité de 1 microfarad entre les bornes E4 et C4 et un deuxième ensemble série d'unekésistance de 1 mégohm et d'un condensateur de 1 microfarad en parallèle sur le premier condensateur, les bornes de sortie S4, C4 étant prises aux bornes du second condensateur. Un autre exemple de filtre passe-bas est représenté à la figure 2. il s'agit d'un filtre actif à amplificateur opérationnel qui permet de réaliser grace aux grands gains de l'amplificateur un meilleur taux d'affaiblissement de la composante alternative à 50 Hertz éventuellement présente à l'entrée du filtre. Outre l'avantage d'éviter les erreurs de branchement de la part de l'installateur, l'installation selon l'invention présente l'intérêt d'éliminer les tensions induites parasites pouvant apparaître de façon intempestive sur le fil pilote suivant sa longueur de proximité vis à vis d'autres conducteurs, notamment lorsque le contact 18 est ouvert. En effet, si le filtre est capable d'éliminer les tensions à fréquence de 50 Hertz, à plus forte raison il élimine les tensions à fréquence supérieure où les tensions transitoires. D'autre part, le système fonctionne même pour un réseau de distribution triphasé en ce sens qu'il n'est même pas nécessaire que l'utilisateur se préoccupe de savoir si la prise 12 est branchée sur la même phase que celle qui a servi à l'élaboration de la tension continue sur le fil pilote. Ceci est dA à ce que la tension continue sur le fil pilote 16 se retrouve sur les autres phases à cause de la très faible impédance en courant continu des transformateurs de distribution du réseau électrique. La tension continue estdonc dQ5outesfaçons transmise et la tension alternative est dd toutes faços éliminee par le filtre. L'invention est applicable aussi par exemple lorsque le contact 18 est ouvert ou fermé par une horloge ou un programmateur, par exemple pour n'autoriser le fonctionnement des appareils électriques 10 que pendant des heures creuses. Elle est applicable également lorqu'on cherche à transmettre aux appareils électriques non pas seulement un ordre de marche ou d'arrêt selon qu'il y a présence ou non d'une tension continue sur le fil pilote, mais aussi si l'on cherche à transmettre une information constituée par un niveau variable de tension continue sur le fil pilote, l'appareil électrique réagissant à ce niveau variable en le mesurant à chaque instant. On peut prévoir selon l'invention d'incorporer aux appareils électriques un filtre passe-bas sur une entrée de commande, de sorte qu'on réalise un appareil plus complexe 10' comportant deux entrées de puissance A et B relier par un cordon bifilaire 14 et une prise 12 au réseau de distribution électrique, et une entrée de commande E4 destinée à recevoir une tension continue, l'appareil comprenant encore un organe de commande interne et un filtre dont une entrée est reliée à la borne d'entrée de commande E4, dont la sortie est reliée à l'organe de commande et dont une borne commune est reliée à un point de l'appareil à un potentiel défini de manière non flottante par rapport aux bornes d'entrée de puissance A et B, le filtre passe-bas étant apte à éliminer essentiellement toute tension alternative à fréquence industrielle apparalssant entre son entrée et sa borne commune. Bien entendu comme on l'a vu d'après la description de la figure 1, le plus simple est de relier la borne commune du filtre, à l'intérieur de l'appareil 10', à une des bornes d'entrée de puissance A et B. REVENDICA?IONS 1. Installation de commande à distance d'appareils électriques par fil pilote unique, caractérisée par le fait qu'elle comprend - un moyen pour établir sur le fil pilote un niveau de potentiel continu par rapport à un point de référence potentiel défini de manière non flottante par rapport au réseau électrique de distribution à fréquence industrielle, - un filtre passe-bas en amont de chaque appareil à commander, le filtre ayant une borne d'entrée reliée au fil pilote, une borne de sortie reliée à une entrée de commande de l'appareil électrique et une borne commune reliée à un point de l'appareil électrique à un potentiel défini de manière non flottante par rapport à deux bornes d'entrée de puissance de l'ap- pareil, - le filtre passe-bas étant apte à éliminer essentiellement toute tension alternative à fréquence industrielle apparaissant entre sa borne d'entrée et sa borne commune. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le point de référence de potentiel est un conducteur du réseau, par exemple le conducteur neutre, et que la borne commune du filtre est reliée à une borne d'entrée de puissance de l'appareil électrique destinée à entre reliée à un conducteur du réseau et par rapport à laquelle on détecte le niveau de potentiel apparaissant à l'entrée de commande de l'appareil en vue de le commander. 3. Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le filtre présente à sa sortie un taux d'ondulation résiduelle inférieure à 0,01 ffi et de préférence inférieur à 0,001 . 4. Installation selon ltune des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que le filtre présente une impédance d'entrée d'au moins 1 mégohm. 5. ApparsiL lectrique caractérisé par le fait qu'il comprend une entrée de commande, un organe de commande destiné à recevoir une tension continue de commande, et des bornes d'entrée de puissance à connecter au réseau de distribution d'energie électrique, l'organe de commande étant connecté à la sortie d'un filtre passe-bas dont une entrée est reliée à l'entrée de commande de l'appareil et dont une borne commune est reliée à un point de l'appareil à un potentiel défini de manière non flottante par rapport aux bornes d'entrée de puissance de l'appareil, le filtre passe-bas étant apte à éliminer essentiellement toute tension alternative à fréquence industrielle apparaissant entre son entrée et sa borne commune. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la borne commune du filtre est reliée à une borne d'entrée de puissance de l'appareil.