Brevet FR2432789A1 — publié le 19800229

La présente invention concerne un dispositif électronique permettant de répartir la puissance entre deux branches : l'une libre, ltautre asservie, d'une installation électrique et de limiter le courant total en réduisant progressivement la puissance sur les appareils de chauffage lorsque la consommation atteint une limite prédéterminée afin de permettre la libre utilisation des appareils électriques sans disjoncter à la mise en route des radiateurs ou chauffe-eaux commandés par thermostats. Les installations électriques domestiques comportant des appareils de chauffage électriques à thermostats posent , tant à l'usager qu'au fournisseur d'énergie, des problèmes qui dont pas reçu de solution satisfai santé 1- l'usager doit souscrire un abonnement de puissance sensiblement supérieure à sa consommation moyenne pour tenir compte des pointes, 2- en conséquence, le fournisseur d'énergie doit surdimensionner les trans formateurs et câbles de distribution, 3- l'usager doit limiter le nombre d'appareils connectés simultanément, 4- le disjoncteur déclenche fréquemment à la mise en marche d'appareils à thermostats (radiateur, chauffe-eau) ; inconvénient sérieux lorsque le disjoncteur est à ltestérieur dans 11 abri-compteur, 5- importantes pointes de consommation , au début des heures à tarif réduit, qui perturbent les fournisseurs d'énergie. Le dispositif répartiteur-limiteur , objet de l'inventions est conçu pour remédier aux inconvénients ci-dessus. Sn délestant progressivement les appareils de chauffage, on libére de la puissance pour le reste de I'ins- tallation , on évite le déclenchement du disjoncteur à la mise en route des appareils à thermostats, on rend possible le fonctionnemnt de l'ins tallation avec nn abonnement de puissance réduite ( de l'ordre de grandeur de la puissance moyenne) ; de ce fait, on reduit les pointes de puissance notamment au début dee bo 4 & tarif réduit. Les avantages du dispositif sont donc - pour l'utilisateur : moins de oontraintes et abonnement moins coûteux - pour le fournisseur d'énergie : réduction des pointes au début des heures de nuit , économies sur les câbles et transformateurs de distri but ion. Le dispositif est constitué comme suit L'installation électrique au niveau da tableau principal est séparée e deux réseaux distincts Â et B : - sur le réseau À, non commandé, sont branchés les appareils électro ménagers ( à l'exclusion du chauffage ) et l'éclairage - sur le réseau B , asservi, sont branchés les radiateurs et les chauffe eaux, le cas échéant. Pour des raisons de commodité, la séparation des réseaux À et B se fait à l'intérieur du coffret contenant le système , objet de l'invention. Le dit coffret contient également le transformateur dtintensité Ti sur la ligne principale avant séparation. Ce transformateur permet de connai tre à tout instant, le courant total cons ommé par l'installation. Le dispositif limiteur de puissance instantannée par délestage est formé comme suit un transformateur d'intensité Ti sur la ligne principale donne un signal proportionnel au courant total consommé. Ce transformateur est refermé sur un potentiomètre Pot permettant d'ajuster le niveau d'intervention automatique. Le signal prélevé aux bornés du potentiomètre est appliqué à l'entrée d'un amplificateur - redresseur sans seuil OP1. Le signal est ensuite , après intégration, appliqué à l'entrée d'un second amplificateur OP2 dont la réponse est exponentielle entre deux limites.La tension de sortie de 1 'amplificateur OP2 est appliquée à l'entrée de contrôle d' un circuit classique de commande de phase d'un TRIÂC ou thyristor ; en 1' ocourence, il s'agit d'un TCÂ 280 À de Signetics ou équivallent qui con trôle 1' angle de oonduotion d'un triac commandant le réseau B sur lequel sont branchés les appareils de chauffage. Lorsque le signal à la sortie du transformateur d' intensité Ti est inférieur à la valeur d'intervention fixée par le potentiomètre Pot , il n'y a pas de signal à la sortie de l'amplificateur OP2 ; le TRlÂC fonctionne à pleine ouverture , les appareils électriques de chauffage peuvent fonc.- tionner à pleine puissance. Lorsque le signal à la sortie du transformateur Ti est supérieur à la tension d'intervention , un signal apparait à la sortie de l'amplificateur OP2 . Ce signal croit d'une façon exponentielle, entre deux limites, si la tension à l'entrée augmente. la valeur inférieure est la tension à laquelle le triac commence à être commandé en phase; la valeur supérieure est la tension à laquelle le triac est complètement bloqué.On obtient ainsi, à partir ae la tension d'intervention, une réduction progressive de la pui-: ssance du chauffage ou, éventuellement, un arrêt de tous les appareils de chauffage connectés à ce rdseau B Si la puissance électrique tirée sur la ligne À non commandée atteint ou dépasse le niveau d'intervention , c'est à dire, si la consommation totale des appareils électro-mdnagers à mise en route manuelle ou automatique excède la limite prévue. On"déleste" donc momentanément le chauffage en réduisant progressivement sa puissance jusqu'à l'arrêt total pour permettre l'utilåsationssans con trzinteJdes appareils électriques prioritaires. Dès que le niveau de con sommation le permet, la puissance est rétablie sur le chauffage Le dispositif fait donc fonctionner le chauffage au prorata de la puissan- ce disponible. Le dispositif se distingue des disjoncteurs et autres limiteurs par son action progressive qui ne commence qu'au voisinage de la puissance maximale prévue; la réponse exponentielle dans la plage de fonctionnement du dispositif permet d'utiliser'à tout moment le maximum de la puissance disponible. Le dispositif est câblé suivant le schéma de la figure 1 de la planche unique. Les circuits sont alimentés directement sur le secteur: - à travers une résistance chutrice et une diode pour le circuit de oontrôle du triac, - à travers une résistance chutrice et une diode plus un circuit inté grateur formé par une résistance , une diode Zéner et un condensateur de forte valeur pour l'alimentation des amplificateurs à la tension requise avec le minimum d'ondulation résiduelle. Le point de fonctionnement dépend des caractéristiques du transformateur Ti et de la dispersion des caractéristiques des éléments das citcuLts. L'élément le plus critique est le transformateur d'intensité qui , pour des raisons de facilité de production en série et de prix, doit entre réalisé avec des noyaux standard en E ou U permettant d'utiliser un mandrin bobiné ; ces noyaux de ferrite exigent un entrer pour etre utilisables à la fréquence et au niveau de puissance envisagé. La dimension de l'entrefer depend des caractéristiques du noyau magnétique. Le niveau de signal délivré par le transformateur Ti , pour un courant donné dans la ligne, dépend de la nature du noyau, de la dimension de 1' entre et du nombre de tours de la bobine. Un signal faible ou fort en sortie de Ti réduit la plage utile du potentiomètre et peut rendre le réglage "pointu". À titre d'exemple, les valeurs des éléments des ampli- ficateurs et le transformateur Ti ont été calculées pour une installation autorisant 30 À par phase : le dispositif étant gradué en Ampére. Le réglage s'effectue en notant la valeur de courant dans la ligne pour laquelle le Triac est bloqué pour diverses positions du potentiomètre. REVESDICIONS 1 - Dispositif répartiteur - limiteur de puissance pour installations électriques comportant des appareils de chauffage à résistances , réduisant progressivement la puissance sur les appareils de chauffage lorsque la consommation de l'installation dépasse une valeur prédeterminée. Le dispositif est caractérisé par la séparation de l'installation en deux réseaux distincts dont l'un est asservi et une combinaison de moyens permettant de connaître le courant global de l'installation et de le maintenir en dessous d'une valeur limite en controlant le courant dans le réseau commandé ou asservi. 2 - Dispositif selon la revendication 1 caracterisé par le fait que le moyen de contrôle du courant est un transformateur d'intensité Ti placé sur la ligne princiaale avant la séparation en deux réseaux À et B dont l'un est asservi. 3 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par la séparation de l'installation électrique en deux réseaux Â et B dont l'un des réseaux est contrôlé entre deux limites ou éventuellement interrompu lorsqu'on atteint la limite supérieure. La séparation en deux réseaux s'effectue à l'inté rieur du coffret contenant le dispositif. 4 - Dispositif selon la revendication I caractérisé par le fait que la conversion du signal alternatif délivré par le transformateur en signal continu est réalisé par un amplificateur - redresseur sans seuil permettant d'exploiter un signal de faible amplitude ce qui élargit la plage de fonc tionnement du dispositif et autorise l'emploi de transformateurs d'inten spires reduit. 5 - Dispositif selon la revendication I caractérisé par le fait que la tension de contrôle du circuit de commande du TRIAS répartissant la puissance et limitant le courant dans le réseau B , est délivrée par un amplificateur spécial OP2 à réponse exponentielle entre deux limites. Cette disposition permet 5 - de réduire la puissance le plus tard possible, 2 - d'avoir une action progressive, 3 - d'exercer un contrôle efficace pour de faibles variations de cou rant lorsqu'on approche de la limite 4 - d'assurer le contrôle et l'interruption du courant compte tenu des dispersions des éléments du circuit et de la valeur de la tension de contrôle. 6 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par l'emploi d'un redresseur commandé double alternance , dit TRIAS , pour contrôler le courant dans la branche asservie d'une installation électrique ( réseau B ) afin de 1 - limiter le courant total consommé par l'installation, 2 - autoriser le fonctionnement des appareils ménagers jusqu'à la limi te du disjoncteur, 3 - empêcher le déclenchement intempestif du disjoncteur à la mise en route automatique d'un appareil à thermostat lorsque la consomma tion globale approche la limite du disjoncteur.