Brevet FR2528652A1 — publié le 19831216

La présente invention concerne un dispositif de régulation de puissance électrique à action instantanée continue pour un appareil de chauffage comprenant un bloc de chauffage connecté au réseau alternatif de distribution d'énergie. A l'heure actuelle, les systèmes de chauffage électrique connus utilisent, pour transformer l'énergie électrique en énergie thermique, une résistance ohmique associée à un élément de commutation connecté en série et permettant d'obtenir uniquement un réglage par tout ou rien. Cet élément de commutation sera par exemple constitué par un semiconducteur refroidi du type triac, commandé en train d'alternances. Comme la commande en angle de phase n'est pas acceptée par les normes de perturbation imposées aux appareils de chauffage électrique, on est conduit à faire varier les temps de conduction et de blocage du trac, afin de réaliser une régulation à action proportionnelle moyenne. Ces normes de perturbation limitent aussi la fréquence de commutation du triac en fonction de la puissance commandée, ce qui impose de travailler à des périodes de l'ordre de quelques dizaines de secondes. Ceci introduit des variations de température et des contraintes dans le bloc de chauffage, ainsi que des variations de consommation électrique incessantes entre zéro et la puissance maximum. Ce dernier point impose notamment d'avoir, pour tout niveau de puissance moyenne consommée, une disponibilité de la puissance maximum au niveau du réseau d'alimentation, ce qui pose des problèmes lorsque l'installation est équipée d'un dispositif de délestage. La présente invention a donc pour but principal de remédier à ces inconvénients et, pour ce faire, elle a pour objet un dispositif de régulation du type susmentionné qui se caractérise essentiellement en ce que le bloc de chauffage est constitué par un élément résistif fixe connecté en série avec un élément de contrôle à résistance variable, des moyens de commande étant prévus pour faire varier de façon continue la résistance de cet élément de contrôle en fonction de la température ambiante souhaitée. La puissance instantanée consommée se trouve ainsi réduite, ce qui permet de retarder l'action du dispositif de délestage. De plus, la consommation électrique sur le réseau est uniformisée et on élimine les variations de température du bloc de chauffage. Dans une forme de réalisation particulière de l'invention, l'élé- ment de contrôle à résistance variable est constitué par deux transistors à effet de champ , montés tete-beche en série avec l'élément résistif fixe. Ainsi, pour une alternance donnée du réseau d'alimentation, l'un des transistors est en court-circuit, tandis que la résistance drain-source de l'autre transistor peut être réglée grâce à un signal de commande adéquat appliqué sur sa grille. On obtient donc en définitive un bloc de chauffage dont la résistance totale, et par conséquent la puissance, peut varier de façon continue entre une valeur minimale et une valeur maximale. Quant aux moyens de commande, ls comprennent un pont diviseur constitué d'un potentiomètre d'affichage de la température souhaitée, connecté en série avec une thermistance sensible à la température ambiante, ledit poten- tiomètre étant connecté entre le point de jonction des deux transistors et les grilles de ces transistors, tandis que ladite thermistance est connectée d'une part aux grilles des transistors et d'autre part aux deux pâles du réseau de distribution d'énergie par l'intermédiaire de deux diodes de sélection. De préférence, une résistance à coefficient de température positif, couplée thermiquement aux transistors, est insérée en serie avec le potentiomètre d'affichage, afin de protéger les-iXts transistors contre un suréchauffement. Une forme d'exécution de l'inve..tion est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence au dessin annexé dans lequel la figure unique est un schéma d'un appareil de chauffage électrie équipé d'un dispositif de régulation de puissance conforme à l'invention. Dans cet appareil, le bloc de chauffage proprement dit se compose d'une résistance chauffante Rc de valeur fixe, connectée en série avec un élément à résistance variable aux bornes du réseau alternatif de distribution d'énergie U > par exemple 220 volts. Conformément à l'invention, cet élément à résistance variable est constitué ici par deux transistors de puissance à effet de champ T1 et T2 du type VMOS, disposés tête-bêche et qui seront montés sur un dissipateur thermique. Les moyens de commande des transistors T1 et T2 sont essentiellement constitués par un pont diviseur formé d'un potentiomètre P d'affichage de la température souhaitée, d'une thermistance CTP à coefficient de température positif, couplée thermiquement aux ' > ransistcrs T1 et T2, et drune thermistance CTN à coefficient de température négatif, sensible à la température ambiante du local dans lequel se trouve l'appareil de chauffage. La thermistance CTN est connectée d'une part aux deux pôles de la source d'alimentation UIJ par l'intermédiaire de deux diodes de sélection-Dl et D2, et d'autre part aux grilles des deux transistors T1 et T2 par l'intermédiaire de deux diodes de protection D3 et t Le potentiomètre P est connecté en série D4. potentiomètre avec la thermistance CTP, entre le point de jonction des deux transistors et la thermistance CTN. Deux autres diodes de protection D5 et D6 sont connectés entre les grilles des deux transistors et les deux pôles de la source d'alimentation U ~ .Un condensateur C est par ailleurs connecté en parallèle sur la thermistance CTN afin de diminuer les distorsions de courant lors du passage par zéro de la tension d'alimentation. Pour une alternance donnée de la tension d'alimentation U, correspondant par exemple à la polarité indiquée sur le schéma, le transistor T1 est court-circuité par sa diode interne et seul le transistor T2 agit pour contrôler la puissance en fonction de la tension U1 appliquée sur sa grille. Cette tension Ut dépend évidemment des valeurs respectives de P et de CTN, la résistance du potentiomètre P étant d'autant plus faible que la température de consigne fixée au moyen de ce potentiomètre est plus grande. Lorsque la température ambiante augmente, la résistance de la thermistance CTN diminue, ce qui entraine une réduction de la tension U1 de contrôle du transistor T2. La résistance drain-source de ce transistor augmente donc, et la puissance totale dissipée par Rc et T2 est abaissée. On obtient naturellement l'effet inverse lorsque la température ambiante diminue Pour l'alternance de polarité opposée, le fonctionnement est exactement le même, mais c'est alors de transistor T1, contrôlé par la tension U2, qui agit, tandis que le transistor T2 est court-circuité. Le dispositif selon l'invention permet donc en définitive de réguler de façon continue et instantanée la puissance électrique de l'appareil de chauffage. De plus, comme les tensions de commande U1 et U2 sont essentiellement variables, on obtient automatiquement une modulation du courant consommé en tonction de la tension du secteur. Par ailleurs, lorsque la température des transistors T1 et T2 atteint la valeur maximale admise, la résistance de la thermistance CTP, qui est couplée thermiquement à ces trånsistors, augmente rapidement. Ceci entratne Immédiatement une réduction des tensions de commande U1 et U2 des deux transistors, provoquant ainsi le blocage desdits transistors jusqu'à ce que leur température soit revenue à une valeur moins critique. On notera en outre qu'il peut, le cas échéant, être nécessaire d'introduire un amplificateur entre la gifla de coeia"xe des transistors et la thermistance CTN, afin de diminuer la dérive thermique et d'augmenter la sensibilité du capteur de température cons titué par cette thermistance. REVENDICATIONS 1. Dispositif de régulation de puissance électrique à action instantanée continue pour un appareil de chauffage comprenant un bloc de chauffage connecté au réseau alternatif de distribution d'énergie, caractérisé en ce que le bloc de chauffage est constitué par un élément résistif fixe (Rc) connecté en série avec un élément de contrôle à résistance variable (T1, T2), des moyens de commande (P, CTN) étant prévus pour faire varier de façon continue la résistance de cet élément de contrôle en fonction de la température ambiante souhaitée. 2. Dispositif de régulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de contrôle à résistance variable est constitué par deux transsistors à effet de champ (T1, T2) > montés tête-b8che en série avec Itélé gent résistif fixe (Rc). 3. Dispositif de régulation selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent un pont diviseur constitué d'un potentiomètre (P) d'affichage de la température souhaitée, connecté en série avec une thermistance (CTN) sensible à la température ambiante, ledit potentiometre (P) étant connecté entre le point de jonction des deux transistors (T1 > T2) et les grilles de ces transistors, tandis que ladite thermistance (CTN) est connectée d'une part aux grilles des transistors et d'autre part aux deux pôles du réseau de distribution d'énergie par l'intermédiaire de deux diodes de sélection (D1, D2). 4. Dispositif de régulation selon la revendication 3, caraetérisé en ce qu'une résistance à coefficient de température positif (CTP), couplée thermiquement aux transistors (Tz, T2) > est insérée en série avec lé potentiomètre d'affichage (P).