Brevet FR2438954A1 — publié le 19800509

L'invention concerne un dispositif électronique susceptible de limiter auto tions matiquement la puissance consommes par les installa de chauffage en fonction du courant total absorbé par l'installation. Le système peut être commandé manuellement pour le fonctionnement des installations de chauffage à régime réduit. Etat de l'art : divers systèmes existent ou ont éte proposés pour remplir cette fonction. Ils fonctionnent sur l'un des principes suivants, les appareils de chauffage étant , conformément aux réglements, toujours connectés sur une ligne d'alimentation séparée du reste de l'installation électrique 1- Fonctionnement en tout ou rien, par délestage d'un, de plusieurs ou de tous les radiateurs au moyen d'un relais à seuil ampèremètrique ou d'un interrupteur électronique. Ces systèmes manquent de progressivité, n'utilisent pas toute la puissance disponible; fonctionnant en tout ou rien, ils coupent le chauffage complétement ce qui est un inconvénient plus ou moins sérieux suivant le moment et le local concernés. 2- Fonctionnement plus ou moins progressif par contrale de phase, à l'aide d' un interrupteur électronique commandé par impulsions brèves dont la position dans le temps peut varier du début à la fin d'une alternance (thyristors, triacs) ;.i:'interrupteur électronique pouvant être unique pour contrôler tous les radiateurs ou formé d'un nombre de triacs en parallèle, chacun commandant un radiateur I1 existe diverses variantes de cette solution qui, si bien conçue, a l'avantage de la simplicité et de l'efficacité. Malheureusement, les autorités compétentes déconseillent ou interdisent le con trôle de phase pour le chauffage : ce procédé générant ,sur le secteur, des harmoniques fort difficiles à filtrer au niveau des puissances mises en jeu. 3- Fonctionnement par suppression périodique d'alternances entières, au moment du passage par zéro; cette solution permet effectivement de réduire la puissance moyenne avec un faible niveau d'harmoniques et de parasites mais présente l'in ccnvénient de ne pas réduire ou limiter le courant crête pendant les alternances subsis tantes. La présente invention utilise un quatrième principe entièrement différent: suppression d'alternances , non pas simultanément sur l'ensemble des appareils, mais successivement sur chaque appareil à tour de règle de façon cyclique. Soit, par exemple, une installation comportant 10 appareils de même puissance si la nécessité se fait sentir de réduire cette puissance de 5 % , on supprime une alternance sur chaque appareil, c'est à dire que, lorsqu'une première alternance se présente sur le réseau, elle est supprimée sur l'appareil de chauffage nO 1 , la seconde sur le nO 2 et ainsi de suite jusqu'aidizième , puis le cycle recommence. Pour réduire davantage la puissance, on supprime davantage d'alternances à chaque cycle. Si, dans le cas présent, on supprime 10 périodes ou 20 alternances, le courant est complètement coupé sur tous les appareils, le cycle se faisant ici eh dix périodes. Avantages du système: Délestage progressif, comparable au contrôle de phase , ou même meilleur; en délestant les radiateurs successivement, période après période, on limite effectivement le courant crête puisqu'on ne trouve pas d'alternance pendant laquelle tous les appareils sont alimentes simultanément lorsque le système tend à limiter la puissance. DESCRIPTION DU DISPOSITIF Dans le système conforme à l'invention, chaque appareil de chauffage à résistance est commandé par un interrupteur électronique C Trac, par exemple ) luimême déclenché, au passage de l'alternance à zero, par un circuit de commande aproprié tel que TDA 1023, TDA 1024 ou TCA 280 A de RTC. I1 est à noter que, dans les installations modernes, les radiateurs sont déjà commandés individuel- lement de cette façon pour contrôler la température , en sorte que le dispositif, objet de l'invention, peut avantageusement venir compléter un tel type d' installation. Le dispositif proprement dit qui peut être défini comme un système de distribution cyclique d'impulsions d'inhibition des triacs, de largeur variable, est constitué comme suit: 1- un compteur en anneau (CA) ayant idéalement autant ds pas et de sorties qu'il y a de radiateursi ce compteur peut être avantageusement realisé à l'aide d'un circuit intégré type compteur de JOHNSON tHEF 4017 13 de PHILIPS par exemple). Ce compteur (CA) synchrone avec le secteur, compte les alternances ou une alternance sur deux, chacune de ses sorties correspondant à un radiateur ou autre résistance , delivre une impulsion à tour de rôle. Ces impulsions , destinées à inhiber le circuit de commande des Triacs , donc à les bloquer pendant un temps seront modulées en largeur par un circuit de modulation de largeur d'impulsion (MALI) , après savoir commandé un interrupteur(Int). La modulation de largeur des impulsions est fonction du niveau du signal de sortie d'un amplificateur exponentiel tOP23 amplifiant le signal redressé par un autre amplificateur tOP13 fonctionnant en redresseur sans seuil ; le dit signal provenant d'un transformateur d'intensité ou d'un shunt (Ti) sur la ligne d'alimentation de l'installation. En l'absence de signal à la sortie de l'amplificateur exponentiel tOP23 , aucune impulsion n'est transmise, le circuit de modulation d'impulsion (MLI) ne joue aucun rôle ; il n'y a pas de tension d'inhibition sur l'entrée de contrôle des circuits de déclenchement des Triacs et ceux-ci fonctionnent à plein régime étant rendus conducteurs à chaque passage par zéro des alternances du secteur. Dès qu'une tension apparaît à la sortie de l'amplificateur OP2, les impulsions successives sont transmises à-travers les interrupteurs et sont modulées en largeur , en fonction du niveau de cette tension, par le circuit tMLIt; une tension d'inhibition de durée variable est ainsi appliquée à l'entrée de con trôle des circuits de déclenchement des Triacs qui se trouvent bloqués à tour de rôle pour une durée variable correspondant à un nombre entier d'alternances ou demi-périodes. Lorsque la durée d'inhibition correspond à un nombre de périodes égal au nombre de pas du compteur en anneau (CA) ou au nombre de radiateurs suivant le cas, le courant est interrompu et aucun radiateur ne dissipe plus. Un tel système permet un délestage progressif d'une grande souplesse sans avoir les inconvénients du contrôle de phase. Dès que le dispositif commence à délester, en supprimant cycliquement des alternances, on ne peut trouver à aucun moment , pendant aucune alternance, tous les appareils débitant en même temps; ce qui limite effectivement le courant crête comme suit Si l'installation comporte 10 appareils 1- suppression d'une alternance: neuf appareils conduisant pendant nette al ternance 2- suppression de 2 alternances: neuf appareils conduisent pendant la première huit pendant la seconde etc.. lorsqu'on aura supprimé neuf périodes, seul un appareil restera conducteur pendant la durée d'une période. EXEMPLE DE REALISATION La planche I donne un schéma de principe du dispositif conforme à la des cription ci,-dessus. La planche II donne un exemple de réalisation utilisant des circuits inté grés courants du commerce étant entendu que les différentes fonctions com binées peuvent être réalisées différemment , soit avec des composants discrets soit avec d'autres types de circuits intégrés, soit encore avec un ou plu sieurs circuits intégrés complexes sans rien changer au principe. Pour plus de clarté, les schémas des planches I et II ne montrent la comman de que d'lun seul interrupteur électronique (Triac); dans une installation selon l'invention, chaque Triac est commandé par un circuit tel que celui figurant dans l'encadré en pointillés et formé de intl , MLI I inhibant le circuit de déclenchement du Triac (CCI). Les interrupteurs int 2, int 3 ...int n sont en parallèle à la sortie de 1' amplificateur OP2 (point A) et leur entrée de commande est attaquée par les impulsions provenant des sorties correspondantes du compteur en anneau (CA): sorties 2, 3 n . REVENDICATIONS 1- Dispositif pour limiter ou réduire le courant consommé par une installation de chauffage électrique à résistances, caracterisé par la suppression d' alternances entières d'une façon cyclique , successivement sur chaque ap pareil à tour de rôle. 2- Invention selon la revendication 1 caractérisée par la distribution cycli que d'impulsions d'inhibition successivement sur les entrées de contrôle des circuits de déclenchement de chaque interrupteur électronique commandant les radiateurs ou autres résistances. 3- Invention selon la revendication 1 caractérisée par le fait que les impul sions d'inhibition sont modulées en largeur pour obtenir une durée d'inhibi tion variable. 4- Invention selon la revendication 1 caractérisée par le fait que la largeur des impulsions d'inhibition est liée au niveau du courant dans la ligne d' alimentation de l'installation ou à une tension variable pour le contrôle manuel. 5- Invention selon la revendication 1 caracterisée par le fait que les dispo sitifs à tension de référence et les comparateurs généralement utilisés dans les systèmes de régulation sont ici remplacés par une combinaison de moyens simples ne nécessitant ni sélection ni reglege : un transformateur d'intensité (Ti) avec un potentiomètre (pot) en parallèle, un amplificateur redresseur sans seuil top1) et un amplificateur exponentiel coup23 qui assu rent l'intervention du délestage à partir du niveau fixé par le potentipmètre pot