Brevet FR2554287A1 — publié le 19850503

L'invention concerne un dispositif d'interconnexion entre des organes de commande externes comme en particulier des interrupteurs horaires et des circuits d'utilisation monophasés alimentés par un réseau. Des dispositifs de ce genre sont usuels, par exemple sous la forme de réglettes à bornes, dont sont équipés, par exemple, les répartiteurs de branchement d'immeuble ou les coffrets de branchement d'habitation pour pouvoir, selon les conditions de fonctionnement des appareils utilisateurs qu'il s'agit d'y brancher, relier les différents circuits d'utilisation au réseau, c'est-à-dire aux différentes phases protégées du réseau, par exemple par l'intermédiaire de commutateurs de tarif commandes à distance ou de temporisateurs.En cas de modifications des circuits d'utilisation, des travaux d'installation importants peuvent devenir nécessaires dans de tels dispositifs de branchement, par exemple pour interposer des interrupteurs horaires dans des circuits détermines, parce que des radiateurs raccordés à des circuits déter mines ne doivent être mis en action que selon un programme par exemple journalier préétabli, ou pour éviter, par un verrouillage mutuel de mise en circuit de deux chauffe-eau électriques, que tous les deux ne fonctionnent simultanément et ainsi, ne déclenchent le coupe-circuit principal du côté du réseau. Compte tenu de ce goulot d'étranglement de la technique d'installation, qui, déjà lors de petites variations d'utilisation ou de petites améliorations de confort, cause des modifications notables des circuits et par conséquent des frais disproportionnés, le problème qui est à la base de l'invention est de fournir un dispositif d'interconnexion de l'espèce indiquée qui, lorsqutune habitation, par exemple, a été largement équipée de différents circuits d'utilisation, permette d'affecter librement différents circuits à différentes possibilités d'action de l'espèce mentionnée, sans travaux coûteux de modification d'installation. Ce problème est résolu, dans un dispositif d'interconnexion de l'espèce indiquée, par le fait que dans chacun des circuits d'utilisation pouvant être débranchés est dispo s un disjoncteur qui peut être commandé au choix depuis l'un des organes de commande externes, par l'intermédiaire d'un commutateur. Maintenant, chacun des circuits d'utilisation peut être interrompu individuellement par différents organes de commande externes, l'affectation d'un organe de commande à un circuit s'effectuant par l'intermédiaire d'un commutateur qui n'a pas à conduire le courant de l'appareil utilisateur mais amène simplement l'information de manoeuvre venant de l'organe de commande à l'entrée de commande de celui des disjoncteurs de puissance, donc a'appareil utilisateur, qui est relié en série à l'appareil utilisateur dans le circuit considéré.En cas de changement d'utilisation, on a simplement besoin de faire passer le commutateur adjoint au circuit correspondant à une nouvelle position de commutation qui correspond à la nouvelle prescription externe de commande, conformément à l'appareil utilisateur qui se trouve désormais dans ce circuit, ou, en cas de nécessité, de raccorder un organe de commande externe supplémentaire à une position correspondante du commutateur, conformément à la tache de commande nouvellement apparue. Le dispositif d'interconnexion selon l'invention a une importance pratique particulière en coopération avec un dispositif de délestage de réseau si les disjoncteurs d'appareil utilisateur peuvent être commandés non seulement par l'intermédiaire des commutateurs, mais aussi par l'intermédiaire d'un détecteur de courant de phase, parce qu'un courant total de phase autorisé est dépassé par les appareils utilisateurs raccordés à cette phase. En effet, pour prévenir une surcharge de réseaux d'alimentation en courant, il arrive souvent que les fournisseurs en électricité exigent d'effectuer chez le client un délestage ou un délestage partiel automatique ou de permettre au client de l'effectuer, sous la commande du réseau.De telles conditions se présentent, par exemple, lorsqu'on équipe après coup une habitation de grands appareils utilisateurs tels qu'un chauffe-eau instantané supplémentaire ou un chauffage électrique et que par suite, Si tous les appareils utilisateurs étaient en circuit, il serait exigé du réseau une puissance pour laquelle l'installation de branchement initiale n'était pas du tout conçue. On envisage aussi -et cela se pratique dans quelques états européens- en vue d'économiser l'énergie disponible et aussi en particulier de ménager des réseaux fractionnaires locaux, d'échelonner les redevances de raccordement de consommateurs d'après la puissance maximale autorisée pour chacune des trois phases du réseau.Si dans une phase quelconque cette valeur maximale du courant est dépassée, toutes les trois phases et donc tous les circuits du consommateur sont débranchés, au bout d'un laps de temps de réponse relativement long. D'autre part, avec une telle tarification, on peut diminuer sensiblement la redevance de raccordement ou abonnement de consommateur en se basant, comme valeur maximale de courant déterminant le tarif, non pas sur la charge de pointe mais seulement sur un état de charge moyenne.A cet effet, il est connu de brancher dans chaque phase, à la suite de chaque dispositif de délestage de réseau, un contrôleur de courant dont le courant total de réponse, dans cette phase, correspond à la valeur maximale de courant (valeur de courant de réponse) - réduite - du dispositif de délestage de réseau, mais dont le temps de réponse est plus faible que celui du dispositif de délestage de réseau et débranche simplement des charges dans la phase trop fortement chargée. I1 peut alors ête prévu de ne pas débrancher un circuit pour quelques charges importantes (priorité maximale de service ou de disponibilité) et, au bout d'un certain laps de temps d'attente, de brancher à nouveau les circuits débranchés et de les laisser branchés lorsque dans cette phase, en vertu de conditions de consommation qui se sont modifiées entre-temps, le courant total s'est à nouveau abaissé en dessous de la valeur maximale critique de courant. De tels contrôleurs de courant de con sommateur avec échelonnement de priorité des circuits branchés à la suite, sont, par exemple, vendus en France sous la désignation "delta-del" de la firme Delta-Dore Electronique (F-35270 Combourg).Un inconvénient réside dans la dépense de composants, encore notablement plus grande, si, compte tenu de tels débranchements de circuits avec échelonnement de priorité, différents organes de commande externes doivent pouvoir agir sur les consommateurs de ces différents circuits; tandis que, d'autre part, précisément la commande de service de consommteurs, en particulier par l'intermédiaire de programmes d'interrupteurs horaires, ouvre de multiples possibilités de débrancher à nouveau des consommateurs déterminés au bout d'un certain laps de temps et par suite, de pouvoir à nouveau brancher les circuits sans dépassement de la valeur maximale de courant. Pour ce couplage, jouant du point de vue de la tech- nique des circuits le rôle d'un circuit en série, entre des critères de débranchement provenant, d'une part, d'un contrôleur de courant de charge de la phase correspondante, et, d'autre part, d'organes de commande externes pouvant être affectés de façon librement choisie, selon un développement préférentiel de la solution selon l'invention, l'un seulement des disjoncteurs de charges est prévu pour chaque circuit pouvant être débranché ; il peut alors être commandé aussi bien par l'intermédiaire des commutateurs d'organe de commande que par l'intermédiaire des contrôleurs de courant de charge de cette phase, et donc, également en cas de nouvelle orientation des conditions d'installation en ce qui concerne les besoins modifiés du consommateur, il ne nécessite plus de modification coûteuse d'installation. Les commutateurs servant à affecter des organes de commande externes quelconques aux différents circuits pouvant être débranchés sont avantageusement conçus sous la forme de commutateurs à glissière placés côte à côte à la façon de colonnes et adjoints à ces circuits et dont les positions de commutation correspondent, par lignes, aux différentes possibilités de branchement d'organes de commande externes, ce qui simplifie beaucoup la vérification et la modification de la liaison entre circuits et organes de commande. Des variantes et développements supplémentaires ainsi que d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaissent dans les sous-revendications et dans la description ci-après d'un exemple préférentiel de la solution selon l'invention, esquiss4 sous forme très simplifiée avec limitation à l'essentiel. La figure 1 montre un dispositif répartiteur selon l'invention, raccordé à un réseau triphasé d'alimentation, en combinaison avec un dispositif de délestage, et la figure 2 montre un exemple de réalisation de la face avant du dispositif selon figure 1, avec ses différentes commandes. Le dispositif répartiteur et de délestage combiné 11 esquissé en détail sur la figure 1 pour une seule phase R du réseau, est interposé entre le réseau d'alimentation R-S-T-Mp et les appareils utilisateurs de client final 12. Chacune des phases R, S et T du réseau se ramifie dans le dispositif 11 en plusieurs circuits d'utilisation a, b, c, d. Alors que, pour la phase R représentée en détail sur la figure 1, on a admis que le circuit d reste constamment branché à la suite de cette phase R, ses autres circuits a, b et c peuvent être débranchés au moyen d'organes de commande externes 13. Ces organes de commande 13 sont en particulier des minuteries 14, 15 - qui peuvent aussi être réunies structuralement et constituer un mécanisme d'entraînement commun avec différents disques supports de programme de commutation - mais aussi, par exemple, des relais 16 commandés de l'extérieur sous la dépendance d'autres processus fonctionnels ou des rupteurs 17 pouvant astre directement actionnés manuellement. Pour pouvoir adjoindre de façon librement choisie les organes de commande externes 13 aux circuits a ... c, donc aux appareils utilisateurs 12 placés dans les différents circuits a ... c, dans chacun de ces circuits a ... c qui peuvent être débranchés se trouve un disjoncteur d'appareil utilisateur 18 et à chaque disjoncteur 18 (donc à chaque circuit a ... c pouvant être débranché) est adjoint un commutateur 19. Ainsi, selon la position de commutation 0, 1 ... m, on peut décider par lequel des organes de commande externes 13 un circuit déterminé a ... c peut etre ouvert. Dans la représentation d'exemple du dessin, pour les circuits a ... c qui sont raccordes a la phase R du réseau, le disque de commutation de la minuterie 14 détermine de quel moment à quel moment s'ouvre le circuit Ra dont les appareils utilisateurs 12aR sont formés, par exemple, par les éléments chauffants d'un chauffage électrique de local ; lors de la commande externe du relais 16, le circuit Rb s'ouvre ; par exemple pour maintenir débranchés les appareils utilisateurs 12 qui s'y trouvent, sous la forme d'éléments chauffants d'un chauffe-eau à accumulation, lorsque et aussi longtemps qu'un chauffe-eau instantané, présentant une priorité de fonctionnement plus élevée, est branché.Dans la position de commutation du commutateur 19c, qui est représentée sur le dessin, aucune action n'est exercée par aucun des organes de commande externes 13 sur le circuit d'utilisation Rc. Ainsi, selon les conditions qui règnent du côté du consommateur, les différentes possibilités externes de débranchement peuvent être adjointes à différents circuits d'utilisation a ... c sans que, lors d'un changement d'orientation des organes de commande externes 13, compte tenu de conditions modifiées de raccordement du consommateur,des travaux de câblage coûteux soient nécessaires, en modifiant simplement, au moyen des commutateurs 19, l'affectation des informations externes de commande aux circuits a ... c. I1 est d'une importance pratique particulière d'in tégrer à la fonction des disjoncteurs de consommateur 18 un délestage sélectif agissant en fonction du courant, comme on en a tenu compte sur le dessin. A cet effet, à la suite de chacune des phases R, S, T du réseau est branché un dispositif de coupure 20, dans lequel les disjoncteurs de consommateur 18 placés dans les différents circuits a ... c qui peuvent être débranchés, peuvent chacun être commandés aussi bien par l'intermédiaire des commutateurs 19 que depuis un contrôleur de courant 21. Le contrôleur de courant 21 repond quand son capteur de courant 22 constate qu'en vertu de la charge des circuits par les appareils utilisateurs momentanément raccordes a cette phase (par exemple R), le courant total actuel de phases J atteint ou même dépasse une intensité maximale I qui est prescrite par un transmetteur de valeur de courant 23 aux contre leurs de courant 21 des trois phases R, S, T du réseau, en tant que valeur limite. Cette surveillance du courant total de phases J est d'une importance pratique particulière lorsque, avant le dispositif répartiteur et de délestage 11 est interposé - en particulier pour les raisons expliques au début de limitation de la consommation du client en vue d'une charge avantageuse du réseau et/ou de tarifs de client plus avantageux - un dispositif de délestage de réseau 24.Dans celui-ci, des disjoncteurs de réseau 25 s'ouvrent dans toutes les trois phases de raccordement au réseau R, S, T (et donc, tous les appareils utilisateurs 12 sont débranchés du réseau d'alimentation R-SIT-Mp)llorsque même dans une seule des phases R, S ou T, un contrôleur de courant de réseau 26 constate le dépassement de l'intensité maximale I prescrite par l1entreprise- d'alimen- tation en énergie, sur une certaine intégrale courant-temps, donc avec constante de temps de réponse inversement proportionnelle au dépassement. Pour éviter que déjà par suite d'une charge momentanément trop élevée du réseau par les appareils utilisateurs le dispositif de délestage 24 ne réponde immediatement et ne debranche donc tous les circuits a ... d, entre le dispositif de délestage de reseau 24 et les appareils utilisateurs 12 est interposé le contrôleur de courant de consommation 21, à très courte constante de temps de réponse. Celui-ci, par l'inter- médiaire des disjoncteurs de consommateur 18, coupe les cir cuits de consommateur pouvant être ouverts a ... c aussitôt que le courant tral de phases J dépasse l'intensité maximale prescrite I et avant qu'ensuite le dispositif de délestage de réseau 24 ne puisse répondre, et donc débrancher total les appareils utilisateurs 12R, 12S et 12T. Par suite, il est assure que le circuit d de priorité la plus élevée - aussi longtemps que 11 état de surcharge n'existe pas dans celui-ci reste continuellement raccordé à sa phase R (ou S, ou T) du réseau d'alimentation, afin que, par exemple sur les prises de courant, sur des dispositifs d'éclairage essentiels à la sécurité et/ou en d'autres points déterminés de consommation tels qu'un réchaud électrique, la tension d'alimentation règne toujours. Ainsi qu'il est connu pour des dispositifs de délestage, ici aussi, le contrôleur de courant 21 peut non seulement être conçu pour fermer à nouveau les disjoncteurs de charges au bout d'un certain laps de temps d'attente (et les laisser fermés, si le courant total de phases J ne dépasse plus, en vertu de conditions de charge modifiées, l'intensité maximale admissible I), mais en outre, pour effectuer progressivement le débranchement et le branchement renouvelé, selon un échelonnement de priorité des circuits a ... c. Cela signifie que si le courant total de phases J est trop élevé, seul le circuit a comportant des appareils utilisateurs 12a de priorité minimale (comme, par exemple, des chauffages électriques de locaux, en vertu de leur grande constante de temps thermique) est tout d'abord délesté par le disjoncteur 18a.Les circuits b ... c de priorité supérieure, pouvant être débranchés, restent branchés si, après ouverture du disjoncteur 18a le courant total J dans cette phase R est déjà inférieur à l'intensité maximale admissible I. Dans le cas contraire, il faut couper au moyen du disjoncteur 18b le circuit b de priorité supérieure, pour débrancher aussi temporairement des appareils utilisateurs 12b de priorité supérieure (comme, par exemple, des chauffe-eau électriques à accumulation). Si sur la base des conditions de consommation dans cette phase (par exemple R), le courant total J est encore trop élevé, alors le contrôleur de courant de consommateur 21 débranche aussi le circuit c de priorité plus élevée, qui alimente, par exemple, un chauffe-eau instantané et/ou une machine à laver, en tant qu'appareil utilisateur 12c, donc des appareils utilisateurs pour lesquels une interruption temporaire du fonctionnement, tout en étant désagréable, est encore tolérable. Par contre, le circuit de priorité la plus élevée d - comme on l'a déjà expliqué - ne peut pas être débranché séparément. La remise en circuit à titre d'essai que l'on a mentionnée - le disjoncteur de charges 18 restant fermé si, de ce fait, le courant total de phases J ne dépasse pas à nouveau l'intensité maximale prescrite I - s'effectue dans l'ordre inverse, donc de la plus grande priorité (c) à la plus petite priorité (a) des circuits ou des appareils utilisateurs 12. La fonction de débranchement des organes de commande externes 13 agit en série avec la fonction de débranchement du disjoncteur de consommateur 18. Pour ne pas devoir réaliser dans chacun des circuits a ... c des contacts de manoeuvre placés en série, chaque disjoncteur de consommateur 18 peut être commandé dans le sens d'ouverture, par l'intermédiaire d'un élément "OU" 27, aussi bien depuis le contrôleur de courant de consommateur 21 que depuis celui des commutateurs 19 qui est adjoint (le dispositif de coupure respectif 20) ; contrairement à la représentation choisie en vue de la simplification sur la figure 1, la réalisation concrète de IXlément "OU" 27 peut aussi être incluse, sur le plan de la technique des circuits, dans la réalisation du contrôleur de courant 21. Dans l'intérêt de la clarté, on a esquissé sur la figure 1 un capteur de courant 22 fonctionnant à la façon d'un transformateur. Mais au lieu de cela, on peut aussi utiliser des capteurs basés sur d'autres effets physiques, comme par exemple un convertisseur sous forme de transducteur ou un convertisseur à effet Hall, pour déterminer le courant total actuel de phases J. Comme disjoncteurs 18, on peut utiliser en principe, comme on l'a esquissé, des relais électromécaniques ; mais au lieu de cela, on peut aussi utiliser des commutateurs pouvant être commandés électroniquement, tels que des thyristors GTO ou des transistors de puissance. Comme on peut le voir par la représentation détaillée de la phase R du réseau sous forme de schéma par blocs, sur la figure 1, au sein du dispositif répartiteur et de délestage 11, chaque dispositif de coupure 20 placé à la suite d'une phase R, S et T a une constitution modulaire intérieurement, ce qui ouvre des possibilités claires du point de vue de la technique des circuits et simples du point de vue de la technique du câblage, pour l'extension à d'autres circuits a ... ainsi qu'à des commutateurs 19a ... et/ou à un plus grand nombre d'organes de commande externes 13, de même que des aménagements différents de ces composants pour les différentes phases R, S et T du réseau. Sur la figure 2 est représenté en vue de face, un exemple d'exécution préférentiel, sur le plan de l'appareillage, du dispositif répartiteur et de délestage 11 selon la figure 1, vu du côté de la plaque de manoeuvre ou plaque frontale 28. Cette exécution sur le plan de l'appareillage est conçue pour être installée dans les boîtes de raccordement au réseau d'une habitation par exemple, électriquement à la suite du dispositif de délestage de réseau 24.On règle le transmetteur d'intensité 23 à l'intensité maximale I correspondant à la puissance souscrite et qui est, par exemple, déterminante quant au tarif ; en vertu de la réponse plus rapide et sélective du contrôleur de courant de consommateur 21 (figure 1), cette intensité maximale I n'a pas besoin d'être seulement choisie selon la charge totale de tous les appareils utilisateurs 12a ... 12d, mais peut être fixée à un niveau notablement inférieur, à savoir, dans un ordre de grandeur un peu supérieur à la charge totale à prévoir, due à des appareils utilisateurs non délestables 12d. Dans l'intérieur de possibilités d'interprétation simples en ce qui concerne les positions momentanées de commutation, donc les affectations aux circuits des organes de commande externes 13, les commutateurs 19 sont disposés dans la plaque frontale 28 comme des interrupteurs à poussoir, adjoints matriciellement aux différents circuits a ... A ces commutateurs et aux connexions correspondantes de la réglette de bornes de consommateur 29 sont adjointes spatialement des lampes-témoins de fermeture 30 et des lampes-témoins de coupure 31, avec des symboles d'interprétation correspondants 32, plus précisément en colonnes relativement aux commutateurs à poussoir 19 et aux circuits d'utilisation a ... ajoints à ceux-ci. Par contre, les positions de commutation par lignes 0, 1 ... m des commutateurs à poussoir 19 correspondent à l'ordre de raccordement à une réglette de bornes d'organes de commande 33. Ainsi, de façon claire et sans intervention dans le câblage de l'installation, on peut à tout moment prescrire, par l'intermédiaire de la position des commutateurs 19, lequel des circuits d'utilisation a ... c, pouvant être débranché en cas de surcharge par l'intermédiaire de contrôleurs de courant de consommateur 21,-peut aussi être débranché par lequel des organes de commande externes 13, selon des conditions prescrites de l'extérieur. -REVENDICATIONS 1. Dispositif matriciel d'interconnexion entre des organes de commande externes (13) comme en particulier des interrupteurs horaires (14, 15) et des circuits d'utilisation monophasés (Ra, Rb, ..., Sa, Sb, ..., Ta, Tb, ...) alimentés par un réseau (R-S-T-Mp), caractérisé en ce que dans chacun des circuits d'utilisation pouvant être débranchés (Ra, ..., Tc) est disposé un disjoncteur (18) qui peut être commandé au choix depuis l'un des organes de commande externes (13), par l'intermédiaire d'un commutateur (19). 2. Dispositif suivant la revendication 1, branché à la suite d'un dispositif de délestage de réseau (24) à réponse lente, caractérisé en ce que les disjoncteurs de charges (18) d'une phase (R, S ou T) du réseau peuvent aussi être commandés depuis un contrôleur de courant à réponse rapide (21), placé dans cette phase (R, S, T) qui répond lorsque le courant total actuel de phases (J) dépasse l'intensité maximale (I) autorisée, par phase (R, S ou T) sur le dispositif de délestage de réseau (24). 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le contrôleur de courant (21) - à l'exception d'un circuit d'utilisation (d) raccordé continuellement à la phase (R, S, T) - débranche successivement les circuits (a ... c) dans un ordre de priorité prescrit, jusqu'à ce que le courant total de phases (J) soit descendu en dessous de l'intensité maximale prescrite (I). 4. Dispositif suivant la-revendication 3, caractérisé en ce que le contrôleur de courant (21) est muni d'un retard de remise en circuit après lequel il branche à nouveau, dans l'ordre inverse, les circuits débranchés (a ... c), jusqu'à ce que le courant total de phases (J) dépasse à nouveau l'intensité maximale prescrite (I). 5. Dispositif matriciel d'interconnexion suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les disjoncteurs de charges (18) peuvent être reliés, par l'intermédiaire des commutateurs (19) à des interrupteurs horaires (14, 15) ayant des déroulements différents de programme en fonction du temps. 6. Dispositif suivant les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les commutateurs (19) sont conçus sous forme de commutateurs à glissière qui sont associés par colonnes aux circuits d'utilisation (a ... c) sur une réglette de bornes (29), tandis que les positions de commutation sont associées, par lignes, aux différents organes de commande externes (13) pouvant être raccordés. 7. Dispositif suivant la revendication 6, caracté- risé en ce qu'aux commutateurs à glissière sont adjoints spatialement des lampes-témoins de fermeture et de coupure (30, 31). 8. Dispositif suivant les revendications 2 à 7, caractérisé en ce que les sorties des commutateurs (19) sont combinées logiquement, dans les contrôleurs de courant (21), aux sorties de capteurs de courant de phase (22).