Brevet FR2538664A1 — publié le 19840629

L'invention a pour objet un économiseur d'énergies électriques lors de l'utilisation de circuits électriques résistifs non inductifs à bonne inertie calorifique et son procédé de mise en oeuvre. Actuellement, les circuits électriques resistifs non inductifs n'utilisent pas ou mal l'inertie calorifique. Ces circuits, qui peuvent être par exemple des convecteurs, fonctionnent en tout ou rien. Un thermostat coupe l'alimentation du convecteur lorsque celui-ci a atteint une température définie par un numéro de graduation correspondant au réglage du thermostat. L'alimentation en électricité se fait par tout ou rien. Comme chaque circuit électrique résistif non inductif d'un même local peut fonctionner, en même temps, la puissance électrique calculée pour l'alimentation correspond à la somme des puissances de chaque appareil convecteur ou circuit, il en est de même pour l'abonnement électrique correspondant. L'invention tend à réduire la consommation d'énergies électriques en utilisant la commutation appliquée à des circuits de puissance et l'inertie calorifique des matériaux (corps de chauffe etc...). Définition et utilisation de l'inertie calorifique d'un corps de chauffe résistif : si un corps à bonne inertie calorifique a atteint une température déterminée, il n'est'plus nécessaire de l'alimenter électriquement en service continu pendant un temps défini par cette inertie. Le calcul de ce temps de repos (coupure de la source d'énergie) par rapport au temps de maintien de l'alimentation permet d'obtenir la fréquence de déclenchement qui commandera celle-ci sans créer une différence de température néfaste à l'utilisation de fonctionnement nominale. Le procédé selon l'invention consiste à créer une fréquence de déclenchement qui commande la source d'énergie électrique à utiliser, un dispositif électronique de commutation statique et de distribution cyclique synchronisée sur le secteur et qui déclenche l'alimentation par passage à zéro. Ledit dispositif distribue un nombre de voies fonction de ladite fréquence définie, qui déclenchent successivement des circuits de puissance, pour récepteurs électriques résistifs à bonne inertie calorifique (corps de chauffe). Lesdits circuits comportent un moyen faisant office d'antiparasitage et/ou de protection. La fréquence de déclenchement (fd) est fonction du nombre de circuits commutés. Pour quatre circuits : fd = 1/4 x fréquence secteur = 1/4 x 50 Hz fd = 12,5 Hz ou cycles/seconde. Au-delà de quatre circuits commutés (5 et plus) la fréquence de déclenchement et d'utilisation est telle que l'inertie calorifique n'est pratiquement plus applicable. En effet, le temps de refroidissement est plus important que le temps d'inertie en température (c'est-à-dire que dans les délais considérés, le refroidissement est plus important que la montée en température du corps de chauffe). Les figures ci-jointes données à titre d'exemple indicatif et non limitatif permettront aisément de comprendre l'invention . Elles représentent un mode de réalisation préféré selon l'invention. La figure 1 est une vue schématique des différents éléments du dispositif mettant en évidence leur fonction et- leurs agencements. La figure 2 est une vue du signal électrique dans le cas où le temps de maintien est d'une période pour un temps de repos de trois périodes. La figure 3 est une vue identique à la figure 2 dans le cas où le temps de maintien est d'une période pour un temps de repos de deux périodes. La figure 4 est une vue identique à la figure 2 dans le cas où le temps de maintien est d'une période pour un temps de repos d'une période. La figure 5 est llne vue du signal électrique et de la distribution, dans le cas où l'on utilise une période sur quatre, il est possible de distribuer successivement quatre circuits. La figure 6 est une vue d'un schéma électronique de réalisation donné à titre d'exemple. La figure 7 est une vue d'un schéma électronique permettant une réalisation du dispositif. La figure 8 est une vue du signal électrique dans le cas où le temps de maintien est d'une période pour un-temps de repos de sept périodes. Dans la figure 1 et/ou 6, une horloge 1 est pilotée et synchronisée sur la fréquence secteur 2 ; ladite horloge 1 est reliée à un compteur sortie code binaire 3, lui-même relié à un décodeur 4. Le décodeur 4 distribue le courant à un ou plusieurs circuits de puissance 5. Entre le ou les circuits de puissance 8a, 9a, lOa et lla, il peut être disposé un moyen de protection et/ou d'isolation 6, tel qu'un dispositif de couplage opto-électronique. Les circuits de puissance 8a, 9a, 10a et lla -alimentent les récepteurs électriques résistifs à bonne inertie calorifique (8c, 9c, l0c et llc). Du fait de l'inertie calorifique d'un corps de chauffe résistif si un corps à bonne inertie calorifique a atteint une température déterminée, il n'est plus nécessaire de l'alimenter électriquement en service continu pendant un temps défini par cette inertie. Le calcul de ce temps de repos (coupure de la source d'énergie) par rapport au temps de maintien de l'alimentation permet d'obtenir la fréquence de déclenchement qui commandera celle-ci sans créer une différence de température néfaste à l'utilisation de fonctionnement nominale. La fréquence du déclenchement Y est représentée dans quatre exemples, dans les figures 2, 3, 4 et 8. La figure 8 est une vue du signal électrique dans le cas ou le temps de maintien ests'une période pour un temps de repos de sept périodes. Dans la figure 8, le temps de maintien tl est d'une période Z pour un temps de repos de sept périodes, trois Z. A l'utilisation, une période Z est utilisée sur huit soit six périodes un quart par seconde, dans le schéma électronique représenté dans la figure 8 où Y = 8 et la fréquence d'alimentation du secteur est de 50 Hz, Hertz. Dans la figure 2, le temps de maintien tl est d'une période Z pour un temps de repos t2 de trois périodes, trois Z. A l'utilisation, une période Z est utilisée sur quatre- soit, douze périodes et demi par seconde, dans le schéma électronique représenté dans la figure 2 où Y = 4 et la fréquence d'alimentation du secteur est de 50 Hz, Hertz. Dans la figure 3, le temps de maintien tl est d'une période Z pour un temps de repos de deux périodes. A l'utilisation, une période Z est utilisée sur trois soit seize périodes soixante six centiemes par seconde, dans le schéma électronique où Y = 3 et où la fréquence du secteur d'alimentation 2 est de Y = 3 et la fréquence d'alimentation du secteur 2 est de 50 Hz,Hertz. Dans la figure 4, le temps de maintien tl est d'une période pour un temps de repos d'une période Z: A l'utilisation, une période Z est utilisée sur deux soit, vingt cinq -périodes par seconde, dans le schéma électronique ou Y = 2 et où la fréquence du secteur d'alimentation 2 est de 50 Hz, Hertz. La figure 5 représente le cas où l'on utilise une période sur quatre et où l'on distribue successivement l'alimentation électrique à quatre circuits qui alimentent par exemple quatre convecteurs ou groupes de convecteurs et chauffe-eau. L'utilisation du procédé et/ou du dispositif selon l'invention permet la commutation au plus de quatre circuits de puissance à usage domestique ou industriel, voir les figures 5 et 6. La courbe 7 représente le signal électrique d'alimentation avec une période Z et une fréquence de 50 Hz. La courbe 8 représente le signal électrique qui alimente le circuit de puissance 8a. La courbe 9 représente le signal électrique qui alimente le circuit de puissance- 9 a et ainsi de suite jusqu'à la courbe 11 et le circuit de puissance lla. La courbe 12 représente les signaux d'horloge fournis au compteur 3. Les circuits de puissance peuvent entre, 8a, 9a, 10a et lla, des TRIACS. Une protection extérieure est assurée par des moyens 8b,9b, lOb et llb, tels que des fusibles, fusibles voyants ou des disjoncteurs, avant que lesdits circuits de puissance aillent alimenter les convecteurs ou groupes de convecteurs suivants - Exemple 1 (studio) 8c convecteur cuisine (TRIACS supportant 9c convecteur hall une puissance uni 10c convecteur bain taire de 2000 W) llc convecteur chambre - Exemple 2 (trois pièces) 8c convecteurs cuisine + séjour (doubles nombre de 9c convecteurs hall + dégagements de TRIACS ou 10c convecteurs chambre 1 + bain TRIACS plus puis llc convecteurs chambre 2 + WC sants) Les avantages de ce procédé et du dispositif selon l'invention sont les suivants - Exemple d'installation de quatre circuits d'une puissance unitaire de deux mille Watts. - Puissance totale installée : 8 000 Watts (8 KW). Installations classiques : | Installation avec le procédé et ++++++++++++++++++++++++ +++++++++++++++++++++++++++++++++ dispositif selon l'invention +++++++++++++++++++++++++++++ 1/ Abonnement source alimentation | 1/Abonnement : source alimenta électrique : I tion électrique 12 KW pour les quatre circuits de I 3KW pour les 4 circuits de puis puissance + 6 KW pour l'éclairage ) sance + 6KW pour l'éclairage etc I etc 12 + 6= 18 KW TRIPHASE DOUBLE TARIF 1 3 + 6= 9KW MONOPHASE SIMPLE TARIF prime fixe définie par cette I prime fixe définie par cette demande de 18 KW. ) demande de 9 KW. 2/ Travaux raccordement source 1 2/ Travaux raccordement source alimentation électrique : I alimentation electrique Cable v 1000 R02V 4X16 m/m2 I Cable V1000 R02V 2X10m/m2 Disjoncteur différentiel triphasé I Disjoncteur différentiel mono 15/45 A - 500 mA. ï phasé 15/45 A - 500 mA. 3/ Tableau de répartition triphasé 1 3/ Tableau de réparatition mono avec équilibrage des phases et I phasé donc sans équilibrage des calibrage en conséquence. ï phases. 4/ Risque de surtension en cas de 1 4/ Risque éliminé car en cas de coupure du neutre : tension 380 V I coupure du neutre les circuits ne appliquée aux circuits au lieu de I son.t plus alimentés. 220 V. 5/ Consommation importante à plein ï 5/ Economie d'énergie électrique régime, les économies peuvent se I importante, du fait de l'utili- faire par des systèmes de délestage I sation de cet appareil et d (coupure temporaire de circuits se- l'application de ce procédé. condaire au profit de circuits prioritaires): inconvénients au ni veau du confort. Résumé 1/ ECONOMIE sur les primes fixes d'abonnement. 2/ ECONOMIE sur les travaux de branchement. 3/ ECONOMIE sur les travaux d'installations électriques. 4/ ECONOMIE sur la CONSOMMATION d'ELECTRICITE. La figure 7 représente un schéma électronique permettant une réalisation du dispositif. Les éléments A représentent l'alimentation basse tension du circuit imprimé C (voir + 5 Volts) jusqu'aux TIL 111 ou couple optoélectronique 6 qui forme le dispositif de couplage opto-électronique 6. Les éléments B représentent l'alimentation basse tension de tous les éléments qui se trouvent de 11 autre côté du couplage optoélectronique 6. Un inter-inverseur D permet de brancher le compteur sur une alimentation basse tension E comportant un poussoir inverseur 21 et muni d'un système électronique anti-rebond. Ce poussoir inverseur permet de tester chaque circuit de puissance 8a,9a,10a et lla, tels que des TRIACS ou circuits de puissance qui sont munis à cet effet, par exemple, d'un voyant néon, qui permet de vérifier ainsi l'état de chaque TRIAC ou circuit de puissance. Ces voyants néon ne sont pas toujours représentés sur les figures. De même, il peut être disposé entre les circuits de puissance 8a, 9a, îOa et Ila, TRIAC ou circuits de puissance et les TIL 111 ou couple opto-électronique 6, un transistor G qui a pour fonction d'augmenter la puissance du TIL 111 ou couple opto-électronique 6 donc le déclenchemenent du TRIAC ou circuit de puissance. Ce dispositif peut être couplé en aval avec l'ensemble des délesteurs attribués aux circuits prioritaires ainsi qu'à un programmateur à quatre circuits par exemple. Il s'agit d'un appareil standard dont l'installation ne modifierait pas nécessairement une installation existante, car cet appareil s'intercale dans l'installation électrique d'un appartement par exemple. REVENDICATIONS 1. Procédé pour économiser l'énergie électrique lors de l'utilisation de circuits électriques résistifs non inductifs à bonne inertie calorifique caractérisé par le fait que si un corps à bonne inertie calorifique a atteint une température déterminée, il n'est plus nécessaire de l'alimenter électriquement en service continu pendant un temps défini par cette inertie, le calcul de ce temps de repos (coupure de la source d'énergie T2) par rapport au temps de maintien (T1.) de l'alimentation permet d'obtenir la fréquence (Z) de déclenchement qui commandera celle-ci sans créer une différence de température néfaste à l'utilisation de fonctionnement nominale. 2. Procédé pour économiser l'énergie électrique lors de l'utilisation de circuits électriques résistifs non inductifs à bonne inertie calorifique selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'on crée une fréquence de déclenchement qui commande la source d'énergie électronique à utiliser et que l'on utilise un dispositif électronique de commutation.statique et de distribution cyclique synchronisée sur le secteur et qui déclenche l'alimentation par passage à zéro, ledit dispositif distribue un nombre de voies fonction de ladite fréquence définie, qui déclenchent successivement des circuits de puissance (8a, 9a, lOa et lita) pour récepteurs électriques résistifs à bonne inertie calorifique (corps de chauffe) (8c, 9c, lOc et llc), lesdits circuits comportent un moyen faisant office d'antiparasitage et/ou de protection. 3. Procédé pour économiser l'énergie électrique lors de l'utilisation de circuits électriques résistifs non inductifs à bonne inertie calorifique selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé par le fait que l'on utilise au niveau de l'alimentation une horloge (1) qui est pilotée et synchronisée sur la fréquence secteur (2) ; ladite horloge (1) est reliée à un compteur sortie code binaire (3), lui-même relié à un décodeur (4), ledit décodeur (4) distribue le courant à un ou plusieurs circuits de puissance (5); entre le ou les circuits de puissance (Sa, 9a, lOa et lla) il peut être disposé un moyen de protection et/ou d'isolation (6) tel qu'un dispositif de couplage opto-électronique, les circuits de puissance (8a, 9a, l0a, et îîa) alimentent les récepteurs électriques résistifs à bonne inertie calorifique(8c,9c,l0c et llc). 4. Procédé pour économiser l'énergie électrique lors de l'utilisation de circuits électriques résistifs non inductifs à bonne inertie calorifique selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3 caractérisé par le fait que les circuits de puissance utilisés (8a, 9a, lOa et lla) sont des TRIACS. 5. Procédé pour économiser l'énergie électrique lors de l'utilisation de circuits électriques résistifs non inductifs à bonne inertie calorifique selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 ou 4 caractérisé par le fait que les dispositifs de couplage optoélectronique (6) sont des TIL 111 (ou équivalents) ou couple optoélectronique (6). 6. Procédé pour économiser l'énergie électrique lors de l'utilisation de circuits électriques résistifs non inductifs à bonne inertie calorifique selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4 ou 5 caractérisé par le fait que, de manière à augmenter la puissance des dispositifis de couplage opto-électronique (6), on dispose entre ceuxci et les circuits de puissance (8a, 9a, lOa et Ila) des transistors (G) qui ont pour effet d'augmenter la puissance desdits couples optoélectroniques (6). 7. Procédé pour économiser l'énergie électrique lors de l'utilisation de circuits électriques résistifs non inductifs à bonne inertie calorifique selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, ou 6 caractérisé par le fait que le temps de maintien (tl) est d'une période (Z) pour un temps de repos (t2) de trois périodes, trois (Z);à l'utilisation, une période (Z) est utilisée sur quatre soit, douze périodes et demi par seconde, où Y = 4 et la fréquence d'alimentation du secteur est de 50 Hz. 8. Procédé pour économiser l'énergie électrique lors de l'utilisa- tion de circuits électriques résistifs non inductifs à bonne inertie calorifique selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5,ou 6 caractérisé par le fait que le temps de maintien (tl) est d'une période (Z) pour un temps de repos de deux périodes, à l'utilisation, une période (Z) est utilisée sur trois soit seize soixante six périodes par seconde, dans le schéma électronique où Y = 3 et où la fréquence du secteur d'alimentation (2) est de Y = 3 et la fréquence d'alimentation du secteur (2) est de 50 Hz. 9. Procédé pour économiser l'énergie électrique lors de l'utilisation de circuits électriques résistifs non inductifs à bonne inertie calorifique selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, ou 6,caractérisé par le fait que le temps de maintien (tl) est alune période pour un temps de repos d' une période (Z), à l'utilisation, une période (Z) est utilisée sur deux soit, vingt cinq périodes par seconde, dans le schéma électronique où Y = 2 et où la fréquence du secteur d'alimentation (2) est de 50 Hz. 10. Procédé pour économiser l'énergie électrique lors de l'utilisation de circuits électriques rêsistifs non inductifs à bonne inertie calorifique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la fréquence de déclenchement (fd) est fonction du nombre de circuits commutés, pour quatre circuits : fd = 1/4 x fréquence secteur = 1/4 x 50 Hz fd = 12,5 Hz ou cycles/seconde, au-delà de quatre circuits commutés (5 et plus) la fréquence de déclenchement et d'utilisation est telle que l'inertie calorifique n'est pratiquement plus applicable, en effet, le temps de refroidissement est plus important que le temps d'inertie en température (c'est-à-dire que dans les délais considérés, le refroidissement est plus important que la montée en température du corps de chauffe) 11.Procédé pour économiser l'énergie électrique lors de l'utilisation de circuits électriques résistifs non inductifs à bonne inertie calorifique selon la revendication 1 caractérise par le fait que dans le cas où le temps de maintien est d'une période pour un temps de repos de sept périodes, le temps de maintien (tl) est d'une période (Z) pour un temps de repos de sept périodes, sept (Z); à l'utilisation, une période (Z) est utilisée sur nuit soit, six périodes un quart par seconde où Y = 8 et la fréquence d'alimentation du secteur est de 50 Hz, Hertz. 12. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 çu 11. 13. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 11 ou 12 caractérisé par le fait qu'il comporte une horloge (1) qui est pilotée et synchronisée sur la fréquence secteur (2) ; ladite horloge (1) est reliée à un compteur sortie code binaire (3), lui-même relié à un décodeur (4); ledit décodeur (4) distribue le courant à un ou plusieurs circuits de puissance (5); entre le ou les circuits de puissance (8a, 9a, lOa et Ila) il peut être disposé un moyen de protection et/ou d'isolation (6), tel qu'un dispositif de couplage opto-électronique; les circuits de puissance (8a, 9a, 10a et lla) alimentent les récepteurs électriques résistifs à bonne inertie calorifique (8c, 9c, l0c et llc), du fait de l'horloge (1) le déclenchement des circuits de puissance se fait lors du passage à zéro.