Brevet FR2567333A1 — publié le 19860110

La présente invention est relative à un appareil électrique susceptible d'assurer automatiquement sur un réseau d'utilisation , un délestage permettant de n'appeler sur le réseeau d'alimentation , qu'une puissance ne dépassant pas une limite superieure donnée . Un tel dispositif convient particulièrement bien , quoique non exclusivement , pour equiper des locaux d'habitation , et par exemple , des maisons individuelles . I1 permet , en effet , de faire en sorte que la puissance moyenne appelée sur le réseau d'alimentation reste au plus égale à la valeur permise par l'abonnement souscrit On sait , en effet , qu'il est fréquent de rencontrer des installations où l'ensemble des appareils utilisateurs correspond à une puissance installée dont le total est nettement superieur à la puissance nominale du compteur électrique , c'est-à-dire à la puissance souscrite par abonnement. Par exemple , il n'est pas rare de constater que la puissance totale installée est comprise entre deux et trois fois la puissance souscrite Divers inconvénients decoulent de cette situation . En particulier , si l'utilisateur met en marche si multanement des appareils dont la puissance totale dépasse le seuil autorisé par le compteur , celui-ci disjoncte automatiquement . Cet inconvénient est aggravé par le fait que nombre d'appareils utilisateurs fonctionnent actuellement de manière automatique .Autrement dit , leur enclenchement automatique peut s'effectuer même en l'absence des occupants du local , ce qui a pour effet de provoquer une coupure de courant qui demeure jusqu'au retour des occupants La présente ' invention. a pour but d'éviter ces inconvenients , en realisant un appareil qui permet automatiquement de maintenir la puissance moyenne appelée sur le réseau , à une valeur ne dépassant pas celle que permet l'abonnement souscrit. Un appareil de délestage selon l'invention , destiné à être intercale entre un reseau électrique d'alimentation,et un réseau électrique d'utilisation , presente la particularité de faire usage de deux caractéristiques presentées par la plupart des installations connues , à savoir - caractéristique numéro 1 : la puissance électrique est mo dulable sur certains equipements , c'est-à-dire qu'on peut faire varier 0 % à 100 X , la puissance disponible moyenne sur ces équipements , sans pour autant les rendre inopé-. rants . C'est le cas par exemple d'un chauffage electrique par convecteurs , panneaux rayonnants , chaudière electri que , générateur d'air chaud , etc... Cela peut être le cas d'un four électrique , de plaques de cuisson , d'un chauffe eau électrique , etc... Par contre , certains equipements dits " prioritaires " ; bien qu'ayant des fonctionnements intermittents de durées variables , ne peuvent supporter aucune variation de puissance lorsqu'ils sont en marche. C'est le cas de la plupart des appareils électro-menagers (lave-vaisselle , lave-linge , aspirateurs , fers à repas ser , etc..) des appareils d'eclairage , ou des récepteurs de télévision . Tout au plus est-il possible d'interdire le fonctionnement simultané d'équipements gros consomma teurs - caracteristique numero 2 : le disjoncteur de branchement équipant la plupart des compteurs electriques pour le rac cordement au réseau d'alimentation , peut supporter des intensites égales à plusieurs fois l'intensité nominale mais ceci pendant des temps très courts .De plus , ces fortes intensités peuvent être supportées de façon répéti tive , à condition de respecter certaines conditions La presente invention a pour but d utiliser ces deux caractéristiques pour permettre à l'usager de choisir de façon optima , son niveau d'abonnement - en donnant à l'usager un confort pratiquement inchangé ;; - en garantissant une économie maximum , par exemple en ga gnant deux tranches d'abonnement Un appareil de délestage automatique selon l'invention , destine à être placé près d'un compteur électrique , entre lè réseau d'alimentation et un réseau d' utilisation , est caractérisé en ce que le circuit d'utilisation est lui-même subdivisé en deux circuits , à savoir - un circuit prioritaire comprenant tous les équipements uti lisateurs prioritaires , c'est-à-dire ceux qui ne peuvent fonctionner qu'à leur pleine puissance - un circuit modulable , c'est--dire groupant des appareils susceptibles de fonctionner sous une alimentation compri se entre 0 % et 100 X de leur puissance nominale - alors qu'enfin , le circuit des e qui pements modulables comprend une base de temps , et au moins un module de commutation de puissance à triac , associes à une électronique de commande qui assure la commutation de la puissance au zero de tension , chacun de ces modules ayant par ailleurs un pouvoir de coupure à un seuil de puissance prédéterminé. Suivant une autre caractéristique de l'invention , chaque module de commutation comporte un trans formateur de courant à rapport de transformation variable en continu , qui mesure en permanence l'intensité consommée par les circuits prioritaires et qui en déduit , en l'ajus- tant à chaque instant , le niveau de la puissance pour l'alimentation de l'appareil modulable qu'il commande Suivant une autre caractéristique de l'invention , chaque transformateur de courant mesure non pas la consommation totale de l'usager , mais uniquement la consommation des équipements prioritaires , laquelle varie par paliers successifs , et reste stable pendant des péri o- des relativement longues Le dessin annexé , donne à titre d'exemple non limitatif , permettra de mieux comprendre les carac teristiques de l'invention. Figure 1 est un schéma illustrant le principe d'une installation selon 1 'invention. Figure 2 est un schéma-bloc de l'appa reil Figures 3 à 9 montrent les realisations possibles pour divers éléments de l'appareil Figure 10 est un plan général. Figure 11 est un graphique illustrant le principe du fonctionnement de llapparell de la igue 10. Le schéma de la figure 1 montre un re- seau monophasé d'alimentaton I , qu'un disjoncteur mono- phasé 2 relie à un réseau d'utilisation 3 . Ce réseau d'utilisation 3 est partage en deux circuits , à savoir un circuit prioritaire 4 , et un circuit modulable oudélestable 5 .L' un des conducteurs 6 du circuit prioritaire 4 actionne , par l'interuédiaire d'un transformateur 7 , l'appareil délesteur selon l'invention 8 , qui est intercalé sur l'un des fils 9 19 , du circuit délestable 5 Le transformateur 7 est relié à l'appareil de délestage 8 , par un conducteur 10 Le détail de cet appareil apparait sur le schéma de la figure 2 Le module 8 selon l'invention est alimenté par une tension continue de 15 volts , isolée du secteur. Cette tension est produite par un système d'alimentation 12 dont le detail apparaît sur la figure 3 . Ce systeme comprend un transformateur abaisseur 20 , qui produit une tension redressée par un pont de diodes 21 . Le signal est ensuite filtré par un condensateur 22 . Un régulateur ajustable 23 permet d'obtenir à la sortie , une tension régulée à 15 volts appliquée au câble 9 .Un condensateur 24 monté en sortie du régulateur 23 filtre les eventuelles oscillations parasites Le circuit 13 ( figure 4) utilise pour la mesure du courant et la mise en forme du signal comprend un transformateur de courant 25 , d'un rapport 90/0,5 , qui mesure la consommation des circuits prioritaires 5 . La valeur maxima des disjoncteurs monophases en usage dans l'habitat individuel est par exemple égale à 90 ampères .Le courant obtenu au secondaire du transformateur 25 ( maximum de 0,5 ampere) , est redressé par un pont de diodes 26 , puis converti en tension par passage dans une résistance ajustable 27 qui permet l'étalonnage du circuit . La tension obtenue est filtrée par un condensateur 28 .Cette tension UO est proportionnelle à la valeur I du courant circulant dans les équipents prioritaires ( circuit 4) Le circuit 14 illustré sur la figure 5 est utilisé pour assurer l'amplification et le calibrage . On utilise quatre amplificateurs opérationnels inverseurs 29 pour réaliser l'amplification du signal de mesure U . Par le choix des valeurs des diverses résistances , on obtient quatre gains différents , permettant de s'adapter aux différen- tes valeurs des disjoncteurs . Pour couvrir toute la gamme du montage monophasé et triphas-é , on aura plusieurs modèles de délesteurs . L'utilisateur peut se raccorder sur la borne correspondant au calibre de son installation. La figure 6 montre le curcuit 15 utilisé pour inverser et transformer le signal 0-10 volts en signal 10-0 volts . Cela permet d'avoir pour le graphique , un " pied de pente " 30 ( graphique de la figure 10) toujours fixe et indépendant du calibre de l'installation Le point 30 est porté en abscisses sur l'axe des tensions , alors qu'en ordonnes , figure la puissance P envoyée aux circuits d'utilisation , cette puissance P étant exprimée en pourcentage de la puissance nominale ( 1po % au point d'ordonnées 31) Dans le circuit de la figure 6 , le signal 1-10 volts est envoyé en 32 Le circuit 16 de la figure 7 permet de regler la pente et le pied de pente du graphisme de la figure 11 Le réglage du pied de pente s'effectue par un potentiomètre 33 , alors qu'un autre potentiomètre 34 permet de régler la pente de la courbe , sans modifier la valeur du pied de pente Ces réglages seront effectués en fontion des caractéristiques du disjoncteur de l'installation .Pour un appareil très sensible , ou simplement pour rester dans la limite basse de la norme , on augmentera la pente Le convertisseur proportionnel 17 (figures 2 et 8) comprend un amplificateur opérationnel 35 monte en comparateur à seuil . Sa sortie 36 est à l'état haut tant que l'entrée négative sera inférieure à l'entrée positive . Elle sera à l'état bas , tant que 1' entre negative sera supérieure à l'entrée positive L'appareil comprend un condensateur 37 , qu' on charge à travers une diode 38 , grâce à un transistor 39 , qui est monté en générateur de courant constant (un potentiomètre 40 , monte sur sa base , permet le reglage de la valeur du courant) .Quand la tension V - atteint celle de V + , la sortie de l'amplificateur 35 bascule et passe à l'état bas , ce qui a pour effet de bloquer la diode 38 alors qu'une autre diode 41 est desormais passante .Le condensateur 37 se charge alors à travers la résistance 42 placée à ses bornes , et , quand la tension V - redeviendra inférieure à V + , la sortie 36 repassera à l'état haut , et le cycle pourra à nouveau se répeter. Le circuit 18 de la figure 9 montre le déclenchement du triac 43 de l'appareil . Pour le déclencher, on utilise un photocoupleur spécifique 44 , qui déclenche le triac au zéro de tension lorsqu'on fait passer un courant dans la diode émettrice de son circuit de commande . En l'absence de ce courant de commande , le triac 43 reste bloqué Le signal logique 36 est amplifié par deux transistors 45 et 46 , montés en Darlington , ce qui permet d'avoir un gain plus important pour la commande " marchearrêt " de l'entrée auxiliaire de regulation de température. Le triac 43 qui sera calibre en fonction de la ouissance de la charge contrler , est protégé par un circuit RC , et par une varistance L'ensemble peut être réalise sous une forme globale , comme illustre sur la figure 10 Le fonctionnement est le suivant Le graphique de la figure 11 montre , en pourcentage de la puissance nominale , la puissance allouee au circuit d'utilisation modulable 5 , en fonction du signal d'entrée , dont la tension varie de O à 10 volts .Ainsi ,le delesteur a une action proportionnelle . I1 ajuste de façon continue , et suivant une loi linéaire 30 , 31 , ou 30 , 47 la puissance maxima que l'on peut allouer aux équipements non prioritaires du circuit 5 , pendant le fonctionnement des équipements prioritaires du circuit 4 . Le point 47 correspond à la puissance nominale totale ( 100 X) , pour un signal de commande de tension 9 ( ici , 5 volts) Autrement dit , le délesteur selon 1' invention utilise la technique des vases communicants entre la puissance prise par les Cr1uipen..ents prioritaires du circuit 4 , et la puissance allouée aux équipeients non priori taires du circuit 5 Ce délesteur mesure , non pas la consommation totale de tous les équipements de l'usager (circuits 4 et 5) , mais uniquement celle des équipements prioritaires du circuit 4 , par l'intermédiaire d'un transformateur de courant 7 . I1 détermine l'enveloppe maxima allouable aux équipements non prioritaires du circuit 5 Pour s'adapter aux conditions particulières d'une installation , il est possible de régler les para- mètres de l'enveloppe maxima disponible - reglage du gain - ajustement de la période de modulation ; - choix de la taille du module pour s' adapter à des puissances modulées diverses. REVENDICATIONS 1 - Appareil de délestage (7) , (8) destine à être intercalé entre un réseau électrique. d'alimentation (2) et un réseau électrique d'utilisation (3i ,caracterise en ce que le circuit d'utilisation (3) est lui-même subdivisé en deux circuits , à savoir - un circuit prioritaire (4) comprenant tous les équipements utilisateurs prioritaires , c'est-à-dire ceux qui ne peuvent fonctionner qu'à leur pleine puissance - un circuit modulable (5) , c'est-à-dire groupant des appa reils susceptibles de fonctionner sous une alimentation com prise entre OX et 100 % de leur puissance nominale - alors qu'enfin , le circuit des euipements modulables (5) comprend une base de temps , et au moins un module de commutation de puissance à triac 143) associés a une électronique de commande qui assure la commutation de la puissance au zéro de tension , chacun de ces modules ayant par ailleurs un pouvoir de coupure à un seuil de puissance prédéterminé. 2 - Appareil de délestage suivant la revendication l , caractérisé en ce chaque module de commutation com porte un transformateur de courant à rapport de transforma- tion variable en continu , qui mesure en permanence l'intensi- té consommée par les circuits prioritaires (4) et qui en déduit , en l'ajustant à chaque instant , le niveau de la puissance pour l'alimentation de l'appareil modulable qu'il commande 3 - Appareil de delestage suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce que chaque transformateur de courant mesure , non pas la consommation totale de l'usager , mais uniquement la consommation des équipements prioritaire , laquelle varie par paliers successifs 5 et reste stable pendant des périodes relativement longues 4 - Appareil de délestage suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce qu' il comprend un circuit d'al7mentation (12) qui groupe un transformateur -abaisseur 5 - Appareil ae délestage suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce qu'il comprend un circuit ( 13) pour la mise en forme du signal , groupant un transformateur (25) , un pont de diodes (26) et une resistance réglable (27). 6 - Appareil de délestage suivant l'une quelconque des revendications precedentes , caractérisé en ce qu'il comprend un circuit (14) d'amplification et de calibrage qui groupe quatre amplificateurs opérationnels inverseurs (29) permettant d'adapter la valeur du gain pour l'amplification du signal de mesure en fonction des caracteristiques d'un disjoncteur voisin. 7 - Appareil de délestage suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce qu'il comprend un circuit (15) pour inverser le signal et définir le point de pied de pente de la courbe caractéristique. 8 - Appareil de delestage suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce queil comprend un circuit (16) à deux potentiomètres (33) et (34) pour régler la pente de la courbe caracteristique sans en déplacer le pied. 9 - Appareil de délestage suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce qu' il comprend un circuit convertisseur proportionnel (17) groupant un amplificateur opérationnel (35) , monté en comparateur à seuil , dont la sortie émet un signal haut ou bas selon la valeur relative des deux entres. 10 - Appareil de delestage suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce qu'il comprend un circuit (18) pour le déclenchement du triac (43) , groupant un photocoupleur spécifique (44) qui déclenche le triac (43) au zero de tension quand un courant passe dans une diode de son circuit de commande , alors que , en l'absence de ce courant , le triac (43) reste bloqué