Brevet FR2533792A1 — publié le 19840330

La présente invention concerne les appareils électriques à accumulation calorique. Ces appareils, par exemple les chauffe-eau ou les appareils de chauffage domestique à accumulation, sont généralement commutés sur le réseau électrique de distribution à une heure définie de la journée par exemple vingt-deux heures de manière à fonctionner pendant les "heures creuses", ce qui permet pour le distributeur d'optimiser sa production d'électricité en évitant que ces appareils (qui comme tous les appareils de chauffage, sont généralement de forte puissance) ne surchargent le réseau pendant les heures pleines (heures diurnes) quand la puissance appelée est importante, et en permettant au contraire de les faire fonctionner la nuit, lorsque la capacité de production d'énergie sur le réseau est excédentaire En contrepartie, l'utilisateur bénéficie d'un tarif réduit pendant les heures creuses. La mise en service de ces appareils est généralement assurée au moyen d'un relais télécommandé par des impulsions envoyées sur le réseau à l'heure dite. Elle peut également être assurée par un dispositif horloger prévu pour actionner un relais à cette même heure. Ce mode de commutation produit une mise en. service simultanée ou quasi-simultanée de tous les appa- reils d'une même région, d'o il résulte un brusque appel de puissance, néfaste tant du point de vue de la distribution que de celui de la production Un des buts de la présente invention est de remédier à cet inconvé- nient, en faisant en sorte que, tout en fournissant la même énergie que dans le cas d'un appareil classique, la puissance soit appelée progressivement tout au long des heures creuses. Pour cela, l'appareil comporte des moyens pour faire croître de manière graduelle, entre une valeur minimale et une valeur maximale, la puissance délivrée par les éléments chauffants pendant la période de fonc- tionnement de ceux-ci. Dans un premier mode de réalisation, ces moyens comportent, en série avec les éléments chauffants, un circuit à semiconducteur déclenché, commandé en phase par un générateur de rampe mis en service à l'heure définie de commutation, de manière à faire croître la puissance délivrée de façon continue au long de la période de fonctionnement. Dans un second mode de réalisation, l'appareil comporte deux groupes d'éléments chauffants distincts, le premier groupe étant mis en service à l'heure définie de commutation, le second groupe étant ensuite commuté avec application d'un retard déterminé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-dessous, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est un graphique montrant la variation de la puissance appelée en fonction du temps, pour le premier mode de réalisation, la figure 2 est une vue schématique de l'appareil réalisé suivant ce premier mode de réalisation, les figures 3 et 4 sont homologues des figures 1 et 2 pour le second mode de réalisation. Dans le premier mode de réalisation, la puissance appelée P suit la loi de variation représentée figure 1: entre l'instant T correspondant à l'heure définie de commutation (par exemple vingt-deux heures) et 3 25337 2 l'instant T 1 correspondant à la fin de la période "heures creuses" (par exemple six heures du matin) la puissance augmente linéairement entre une valeur nulle et une valeur maximale Pour que l'énergie fournie produise la même accumulation calorique qu'avec un élément chauffant fonc- tionnant, classiquement, à puissance constante, on démontre aisément que la puissance appelée maximale doit être le double de celle P de cet élément chauffant o classique; l'énergie fournie est en effet la même si les deux aires 51 et 52 sont identiques. Bien entendu, le diagramme de la figure 1 correspond à la fourniture de toute l'énergie nécessaire, correspondant par exemple à un chauffe-eau entièrement rempli d'eau froide à l'origine Dans le cas o seulement une partie du volume d'eau chaude a été soutirée au cours de la journée, le fonctionnement est interrompu plus tôt (ligne tiretée de la figure 1) Il n'en demeure pas moins que, dans ce cas, la fourniture d'énergie aura été étalée sur plusieurs heures alors que, dans la solution classique, elle aurait été assurée par un- fonctionnement à pleine puissance pendant un temps rela- tivement bref à compter de l'instant T o La figure 2 montre un exemple conforme à ce premier mode de réalisation, dans lequel l'élément chauffant 10 est relié en série avec un semi-conducteur déclenché 20 tel qu'un thyristor ou un triac, celui-ci étant commandé en phase par un circuit 32 en réponse aux signaux issus d'un générateur de rampe 31 déclenché par le circuit 30 qui reçoit les impulsions de télécommande transmises sur le réseau de distribution. Dans le second mode de réalisation, illustré par les figures 3 et 4, la variation graduelle de puissance est obtenue par commutation successive de deux groupes d'éléments chauffants, le groupe chauffant de faible puissance étant mis en service le premier: on peut voir-sur la figure 3 que, si l'on prévoit un retard E d'enclenchement du groupe chauffant de plus forte- puissance qui soit sensiblement la moitié de la durée T -T, il faudra prévoir un premier groupé chauffant de puissance 0,5 P O et un second groupe chauffant de puissance PO (PO étant défini de la même façon que dans le premier mode de réalisation) afin que les aires 51 et S' soient égales. Dans ces conditions, l'appareil n'appellerait à l'instant T que la moitié, puis, éventuellement (au- o. delà de l'instant T correspondant à la mise en service du second groupe d'éléments chauffants) une fois et demie la puissance nominale d'un appareil classique (le second groupe chauffant n'étant mis en service que si plus du tiers de la capacité du chauffe-eau a été soutiré dans la journée). Sur la figure 4 on peut voir un exemple de réalisation d'un circuit assurant cette fonction l'élément chauffant 11 de puissance 0,5 PO est mis en service par un relais, par exemple un relais statique à semi-conducteur déclenché 21 (bien qu'un relais électromécanique classique -puisse également être utilisé) et le second élément chauffant 12, de puissance P est commandé par un o relais statique 22 à semi-conducteur. Le relais statique 21 est commandé immédiatement par le circuit 30 qui reçoit les impulsions de télé- commande envoyées sur le réseau; le relais statique 22 est commandé avec application d'un retard-t par le circuit temporisateur 33. Il est avantageux d'utiliser un circuit tempo- risateur de précision médiocre ( par exemple une tempo- risation de quatre heures + une heure) qui, outre son faible cot, permet d'assurer la dispersion des carac- téristiques des appareils et par suite d'étaler l'en- clenchement du second élément chauffant de tous les appareils situés dans un même secteur de distribution. REVENDICATIONS 1 Appareil électrique à accumulation calorique, du type comportant au moins un groupe d'éléments chauffants alimentés par le réseau de distribution électrique et commutés sur celui-ci à une heure définie (T 0) de la journée, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour faire croître de manière graduelle, entre une valeur minimale et une valeur maximale, la puissance (P) délivrée par les éléments chauffants pendant la période de fonctionnement de ceux-ci. 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour faire varier la puissance comportent, en série avec les éléments chauffants ( 10), un circuit à semi-conducteur déclenché ( 20) commandé en phase ( 32) par un générateur de rampe ( 31) mis en service à l'heure définie de commutation, de manière à faire croître la puissance délivrée de façon continue au long de la période de fonctionnement. 3 Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la valeur minimale de la puissance délivrée est sensiblement nulle. 4 Appareil selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la rampe est linéaire et en ce que la valeur maximale de la puissance délivrée est sensiblement le double de celle (P) d'un élément chauffant fonctionnant à puissance constante et produisant une accumulation calorique identique. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux groupes d'éléments chauffants distincts, le premier groupe ( 11) étant mis en service à l'heure définie de commutation, le second groupe ( 12) étant ensuite commuté avec application d'un retard (t) déterminé. 6 Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que la puissancedélivrée par le premier groupe est sensiblement la moitié de celle (Po) d'un élément unique fonctionnant à puissance constante et produisant une accumulation calorique identique, la puissance délivrée par le second groupe étant sensible- ment triple de celle-du premier groupe, et le retard étant de l'ordre de la moitié de la durée maximale de fonctionnement de l'appareil correspondant à une accumulation calorique complète. 7 Appareil selon l'une des revendications et 6, caractérisé en ce que la mise en service de chaque groupe d'éléments chauffants est réalisée par un circuit à semi-conducteur déclenché ( 21, 22). 8 Appareil selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la commutation à l'heure définie de la journée est réalisée par un circuit ( 30) récepteur d'impulsions de télécommande transmises sur le réseau de distribution.