Brevet FR2510337A3 — publié le 19830128

FR 2510337 A3 19830128 FR 8212354 A 19820715 La présente invention concerne un dispositif de mise en circuit temporisée d'un accumulateur de chaleur chauffé électriquement et commandé par un ordre de télécommande, qui peut être lancé par une horloge à changement de tarif, dispositif qui comporte au moins une came de commande entraînée par un moteur mis en marche au début de la période de chauffage par l'ordre de télécommande et au moyen de laquelle est actionné un commutateur agissant sur le circuit de chauffage et dont la position par rapport à ladite came de commande est ajustable au moyen d'un détecteur de température en fonction de l'état thermique de l'accumulateur pour faire varier le délai de temporisation entre l'arrivée de l'ordre de télécommande au début de la période de chauffage et la mise en circuit de l'accumulateur de chaleur. Un dispositif de ce type est connu d'après le brevet allemand 935 136 et a pour but de compenser la charge, dans les réseaux de distribution électriques comportant des accumulateurs de chaleur chauffés électriquement et télécommandés ou contrôlés par des horloges à changement de tarif, pendant la période de chauffage au cours de laquelle un bas tarif est accordé. Dans les accumulateurs de chaleur chauffés électriquement, ci-après dénommés par abréviation "ac- cumulateurs", munis de thermostats marche/arrêt, il se produit dans le réseau, au début de la période de chauffage, une pointe de charge marquée, du fait qu'au début de cette période, presque tous les accumulateurs qui sont mis en circuit simultanément soutirent du courant. En revanche, il apparaît vers la fin de la période de chauffage une faible charge due à la mise en circuit progressive d'accumulateurs chauffés au maximum. Par l'utilisation du dispositif connu pour au moins une partie des accusrulateurs commandés par le même ordre de télécommande ou mis en circuit par des interrupteurs horaires ou horloges à changement de tarif, une répartition uniforme de la charge est assurée. Toutefois, le dispositif connu a pour inconvénient que, lors d'une panne de secteur ou lors d'une mise hors circuit nécessitée par une surcharge du réseau et qui est déclenchée par un ordre de télécommande supplémentaire pendant la période de chauffage, la came de commande ne revient pas à sa position de départ. Au cours de la période de chauffage suivante, il se produit alors une mise en circuit prématurée des accumulateurs et, par conséquent, une pointe de charge indésirable. L'invention a pour objet de créer un dispositif qui, même dans le cas d'une mise hors circuit temporaire des accumulateurs, que ce soit dans le cas d'une télécommande en raison d'une charge de réseau momentanément trop élevée ou dans le cas d'une panne de secteur, revient à sa position de départ avant le début de la période de chauffage suivante. A cet effet, suivant l'invention, il est prévu une seconde came de commande accouplée avec la première et un second commutateur, et celui-ci, dans l'une de ses positions de commutation, applique la tension du secteur au moteur, tandis que, dans son autre position de commutation qui correspond à la position de départ des deux cames de commande au début de la pé- riode de chauffage, le moteur ne reçoit une tension que si l'ordre de télécommande libère une tension de commande, de sorte que le second commutateur ne reste dans sa position initiale que pendant un temps court par rapport à la durée totale d'une révolution des cames de commande. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen du dessin joint qui en représente, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution. Sur ce dessin la Fig. 1 représente un schéma de montage d'un dispositif de commande pour le chauffage d'un chauffe-eau à accumulation, et la Fig. 2 représente une variante d'un détail du montage de la Fig. 1. Sur les deux figures, on a utilisé les mêmes caractères de référence pour désigner des éléments identicues. Un chauffe-eau à accumulation chauffé électriquement est représenté sous la forme d'un accumulateur 1. Ce-lui-ci comprend, outre un élément chauffant 2, alimenté en monophasé ou en triphasé par l'intermédiaire d'un câble électrique d'amenée 3, un détecteur de température 4 d'un thermostat 5. Ce dernier est constitué par un thermorégulateur et par un contrôleur ou un limiteur de température. Ses contacts de commutation sont branchés en série avec ceux d'un contacteur 6, dans le câble électrique d'amenée 3. Dans l'accumulateur 1 se trouve en outre un second détecteur de température 7 d'un systeme de détection basé sur le changement de volume d'un milieu, et qui est relié, par l'intermédiaire d'un tube capillaire 8, à un élément extensible, en l'occurrence une membrane 9. La membrane 9 est disposée dans un boîtier 10, qui contient le dispositif décrit ci-aprs destiné à introduire un délai de mise en circuit éventuel de l'élément chauffant 2. Dans le boîtier 10 est disposé un moteur 11, avantageusement un moteur synchrone, qui entraîne deux cames de commande 12, 13 tournant à l'unisson. La première came de commande 12 actionne un premier commutateur 14, dont la position par rapport à ladite came de commande 12 est réglée au moyen du détecteur de tenpé- rature 7 et de sa membrane 9 en fonction de l'état thermique de l'accumulateur 1. Dans l'exemple décrit, ce réglage est assuré par un déplacement du premier commutateur 14 le long d'une course circulaire 15, dont le centre est situé sur l'axe de la came de commande 12. Sur la Fig. 1, le commutateur 14, qui peut être un microrupteur, est représenté en trait plein dans sa position correspondant à une température de 150C de l'accumulateur et, en trait interrompu, dans une position correspondant à 75 C, tandis que les cames de commande 12, 13 sont représentées à leur position de départ. Le commutateur 14 est alors fermé si la température de l'accumulateur est au maximum de 150cl Dans cet état, il applique, par l'intermédiaire de ses conducteurs électriques souples, une tension de commande UF, contrôlée par l'ordre de télécommande ou par l'interrupteur horaire, au contacteur 6. A cet effet, le commutateur 14 est branché entre deux bornes de connexion 16 et 17 du boîtier 10.A la borne 16 est appliquée la tension de commande UF, et la borne 17 est connectée à une bobine d'excitation 18 du contacteur 6, dont la seconde connexion est reliée à un conducteur neutre N. Le contacteur 6 peut être tripolaire et, dans ce cas, lorsqu'il est excité, il relie l'élément chauffant 2, par l'intermédiaire du thermostat 5 également tripolaire, à un réseau triphasé R, S, fla La seconde came de commande 13 actionne un second commutateur 19 disposé de manière fixe et qui, dans l'une de ses positions de commutation, relie le moteur 11 à une phase R de la tension de secteur présente en permanence, tandis que, dans la position de départ des cames de commande 12, 13 représentée sur la Fig. 1, au début de période de chauffage, le moteur Il ne reçoit une tension que si la tension de commande UF est présente A cet effet, on utilise un relais 20, dont le contact de travail 21 est branché dans le cir cuit du moteur 11.En outre, la bobine d'excitation du relais 20 est connectée à la borne d'alimentation 1b, tandis qu'à une autre borne d'alimentation 22 est reliée l'une des phases, par exemple R, du réseau triphasé R, , i'. Le contact de travail 21 relie le moteur Il à la borne 22. La bobine d'excitation du relais 20 et le moteur 11 sont en outre connectés, par l'intern;édiaire d'une borne 23, au conducteur neutre N. Le second commutateur 19 est un interrupteur, dont les contacts sont ouverts dans la position de départ. Le commutateur 19 shunte, lorsqu'il est fermé, le contact de travail 21. Dans l'exemple de la Fig. 2, on utilise comme second commutateur un inverseur 24, au conducteur d!en- trée 25 duquel est connecté le moteur 11. L'inverseur 24 applique, dans la position initiale, la tension de commande UF au moteur 11 et, dans son autre position, il applique directement audit moteur la tension de secteur R présente en permanence. A cet effet, les sorties 26, 27 de l'inverseur 24 sont respectivement reliées aux bornes 16 et 22. De cette manière, grâce à l'utilisation de l'inverseur 24, le relais 20 de la Fig. 1 peut être supprimé. La Fig. 2 représente ainsi une forme d'exécution particulièrement avantageuse. Le dispositif décrit fonctionne comme suit Dès que la tension de commande UF apparaît, c'est-à-dire dès que l'ordre de télécommande autorise le chauffage de l'accumulateur 1, et dans l'hypothèse où les cames de commande 12, 13 se trouvent à leur position de départ, le moteur Il reçoit une tension. cet effet, dans exemple de la Fig. 1, le relais 20 est excité et le moteur Il revoit la tension par pa win- termédiaire du contact de travail 21 dudit relais tandis que, dans la variante de la Fig. 2, le moteur li est alimenté directenent par la tension de commande UF à partir de la borne 1o à travers l'inverseur 24. Les deux cames de commande 12, 13 commencent à tourner dans le sens horaire en considérant la Fig. 1. La forme de la seconde came de commande 13 est choisie telle -e le second commutateur 19 ne reste à sa position de départ que pendant un temps court par rapport à la durée totale d'une révolution des cames de commande 42, 13, dans l'exemple cons géré pendant environ une heure, alors que le temps de révolution total est par exemple de plus de 21 heures. Si, au début de la période de chauffage, l'accumulateur 1 est entièrement refroidi, alors, simultanément à l'apparition de la tension de commande UF, l'élément chauffant 2 est mis sous tension, car le commutateur 14 est alors fermé et le contacteur 16 est excité à partir de la borne 16. En revanche, si l'accumulateur 1 présente encore une quantité de chaleur résiduelle, alors le commutateur 14 se trouve quelque part sur l'arc de cercle entre ses deux positions extrêmes représentées sur la Fig. 1. La came de commande 12 qui tourne doit alors tout d'abord couvrir une course angulaire fonction de la quantité de chaleur résiduelle jusqu a ce que son bord descendant atteIgne le commutateur 14 et provoque la fermeture de celui-ci. Cela détermine le délai de mise en circuit. Environ une heure après l'application de la tension de commande IIF, le bossage de la seconde came de comrande 13 provoque le retour à sa position initiale du commutateur 19 ou de l'inverseur 24. Dans les deux exenyles décrits, le moteur Il reste sous tension indépendamment de la tension de commande UF jus qu a ce que la came de commande 13, en atteignant sa position de départ, agisse à nouveau et, dans l'hypothèse où aucune tension de commande UF n'est présente à ce moment, mette le moteur Il hors circuit. Le moteur Il continue de tourner même si, après une heure de rotation au moins, par exemple en raison d'une surcharge du secteur, en exploitation par télécommande, l'application d'énergie a' l'accumulateur 1 doit être interrompue au moyen de tordre de télécommande. Le moteur 11ramène les cames de commande 12. 13 à leur position de départ, même si aucune tension de commande UF n'est présente. Certes, en cas de coupure de la phase R, il s'immobilise mais il recommence à tourner dès que le courant est rétabli. Avec une du ree de fonctionnement d'environ 21 heures pour une révolution complète des cames de commande 12-et 13, des interruptions de courant de jusqu'à trois heures peuvent être corrigées sans perturbation du déroulement du programme; il faut d'ailleurs mentionner que des interruptions d'une telle durée sont actuellement relativement rares dans les réseaux de distribution de courant actuels. La période de chauffage peut être, par exemple, de huit heures et le délai maximal de mise en circuit pour des quantités de chaleur résiduelles encore relativement grandes peut atteindre six heures. Cela signifie qu'un tel accumulateur ne reçoit de l'énergie que six heures après le début de la période de chauffage et peut encore soutirer de l'énergie pendant deux heures. La temporisation est adaptée à la capacité de l'accumulateur et à la puissance de l'élément chauffant 2 de telle manière que le thermostat 5 provoque toujours une mise hors circuit avant l'écoulement de la période de chauffage. Le dispositif joue le rôle de méritoire pour la quantité de chaleur soutirée après la dernière période de chauffage et est réalisé avec des moyens simples, qui n'exigent qu'une dépense relativement faible par rapport à une solution électronique. il assure néanmoins une répartition de charge uniforme et cela, dans une large mesure, même dans le cas de pannes de secteur de durée limitée. - XEVEiDICsDIONS 1 - Dispositif de mise en circuit temporisée d'un accumulateur de chaleur (1) chauffé électriquement et commandé par un ordre de télécommande qui peut être lancé par une horloge à changement de tarif, dispositif qui comporte au moins une came de commande (12) entraînée par un moteur (11) pouvant être mis en marche au début de la période de chauffage par l'ordre de télécommande, et au moyen de laquelle est actionné un commutateur (14) contrôlant le circuit de chauffage, et dont la position par rapport à la came de commande (12) est réglable en fonction de l'état thermique de l'accumulateur (1) au moyen d'un détecteur de température (7) pour assurer une variation du délai de temporisation entre l'arrivée de l'ordre de télécommande au début de la période de chauffage et la mise en circuit de l'accumulateur de chaleur (1), ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il est en outre prévu une seconde came de commande (13) accouplée avec la première came de commande (12), et un second commutateur (19), et en ce que le commutateur (19), dans l'une de ses positions de commutation, applique la tension du secteur au moteur (11) tandis que, dans son autre position de commutation, qui correspond à la position de départ des deux cames de commande (12, 13) au début de la période de chauffage, le moteur (11) ne reçoit une tension que si l'ordre de télécommande libère une tension de commande (UF) de sorte que le second commutateur (19) ne reste dans sa position initiale que pendant un temps court par rapport à la durée totale d'une révolution des cames de commande (12, 13). 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un relais (20) pouvant être excité par la tension de télécommande (UF) est branché par son contact de travail (21) dans le circuit du moteur (11", et en ce que le second commutateur (19) est réalisé sous la forme d'un interrupteur, dont les contacts sont ouverts à la position de départ et shuntent à l'é- tat fermé le contact de travail (21) du relais (20). 3 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le second commutateur est un inverseur (24) qui, dans sa position initiale, applique au moteur (11) la tension de commande (UF) et, dans son autre position, applique à ce moteur directement la tension du secteur (R). 4 - Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur (11) est un moteur synchrone.