Brevet FR2561462A1 — publié le 19850920

- L'invention est relative d une gamme de répartiteurs auto matiques d'électricité entre deux utilisations; l'une de ces utilisations est dite "Première", l'autre est dite "Secon daire"; ils visent 9 marimaliser en continu la puissance transitant par la ligne commune constituant la source élec- trique. - L'utilisation "première s'entend comme l'affectation prin cipale de la source électrique, assortie, le plus souvent, d'un caractère prioritaire; l'utilisation secondaire sten- tend comme l'affectation aléatoire du complexent a l'utili- sation "première". - Ces répartiteurs peuvent s'interposer en amont ou cu aval des comptages, c'est A dire sur réseaux Eleetriques du produc teur-distributeur, ou sur réseaux privés; un bon exemple d'implantation serait au pied d'une colonne montante d'im meuble collectif d'habitation, juste après le coffret de branchement. - Ils réalisent la déviation automatique, vers l'utilisation "secondaire", de la différence entre capacité normalisez de transport caractérisant la source électrique et consommation instantanée de l'utilisation "première"; affectée a une uti lisation "secondaire" du genre hydro-re'chauffage interposé sur chauffage central individuel ou collectif, l'utilisation continue de cette différence réalise l'exploitation des équipe- ment s électriques existants de Production-Transformation- Transport en régime moins discontinu, et ceci sans inciden ces sur les équipements en amont et en aval du répartiteur; ainsi sont réunies certaines conditions technico-économiques susceptibles d'accroître la pénétration de l'électricité comme énergie d'appoint ou de rechange. - Cette gamme de répartiteurs automatiques d'électricité se décompose en trois familles d'appareils, en fonction du mode de régulation du courant dérivé vers l'utilisation "secon- daire"; ce mode pouvant entre: - I. Progressif: Un principe de construction est représenté sur la figure 1, -II. Tout-ou-rien, pas-à-pas: Un principe de construction est représenté sur la figure 4. -III. Progressif et pas-à-pas associés: Un principe de con striction est représenté sur la figure . - Sur ces figures, les lettres représentent: - (A): la source électrique - (A'): l'utilisation n Première" prioritaire - (B): la connexion source-utilisations - (B'): l'utilisation "Secondaire" - Par mesure de simplification, il sera attribué à ces lettres les valeurs suivantes: A = A' + B' A 4 A B'= A I - Selon le mode de régulation progressif et le principe de construction representé sur la figure 1, il est créé, à l'origine de la source (A) desservant l'utilisation "première" (A'), une dérivation (B B') desservant une uti lisation "secondaire" (B') adéquate; Cette dérivation est équipée, à son origine, d'un contacteur de puissance (B1) suivi d'un triac (5). - En amont de l'utilisation "première" (A'), il est inséré un mesureur d'intensitô (1) (mesure directe ou transfor mateur de mesure) agissant en continu et détectant l'intensi te appelée par l'utilisation "première" (A'). - Cette mesure est convertie par l'amplificateur-sEparateur (2), puis conduite sur le triac (5) qu'elle commande. - Par ailleurs, un transformateur de tension (4) alimente le triac (5) et la bobine du contacteur (B1) inséré dans l'utilisation "secondaire" (B'); le raccordement de la bo bine du contacteur comporte un shunt (6) autorisant un asservissement quelconque éventuel. - Lorsque l'intensité appelée par (A') est maximale, le triac ne délivre aucun courant; il n'en délivre qu'au fur et à mesure que l'intensité sur (A') diminue; l'utilisation"se condaire" (B') est alors alimente en régime progressif jusqu'a 100% de la puissance maximale normalisée que la source peut mettre à disposition en (A), de par sa construc tion. - En fonction de cette puissance, et compte tenu de celle maximale des triacs actuels, il peut eAtre nécessaire de multiplier les dérivations (BB') équipées comme décrit ci dessus, et de faire débiter simultanément vers (B') plusieurs triacs en parallèle, à partir d'un ou plusieurs mesureurs relayés par un ou plusieurs amplificateurs-sôpa- rateurs, et ceci que la source (A) soit monophasée, ou triphasé, à la seule condition, en triphasé, que le cou rant appels par (A') soit constamment équilibré. - La figure 2 représente, sous cette condition, le diagramme type du fonctionnement obtenu. - Si le courant triphasé appelé par (A') n'est pas constam ment équilibre, il est nécessaire de reproduire le prin cipe de construction de la figure 1 sur chacune des trois phases, chacune de celles-ci dérivant vers (B') son com plément instantané spécifique. - La figure 3 représente le diagramme-type du fonctionnement alors obtenu. - La séparation des trois phases peut se conjuguer avec, sur chacune d'elles, la mise en parallèle de plusieurs triacs. II - Selon le mode de régulation tout-ou-rien pas-a-pas (dit aussi en cascade) et le principe de construction represen- tô sur la figure 4, il est créé, a l'origine de la source (A) desservant l'utilisation "première" (A'), plusieurs d6- rivations (BB') desservant une utilisation "secondaire" (B') adéquate; chaque dérivation est équipée, à son origine, d'un contacteur de puissance (B1),... (Bn). - En amont de l'utilisation "première" (A'), il est inséré un mesureur d'intensité (1) (mesure directe ou transforma teur de mesure) agissant en continu et détectant l'inten sitô appelée par l'utilisation "première" (A'). - Cette mesure est convertie par l'amplificateur-séparateur (2), puis conduite sur le programmateur pas-a-pas (3) qu'elle commande. - Par ailleurs, un transformateur de tension (4) alimente le programmateur (3) et, par l'intermôdiaire des contacts de sortie du programmateur, les bobines des contacteurs (B2), ---(Bn) insérés dans l'utilisation "secondaire" (B'); chaque sortie du programmateur comporte un shunt (6) auto risant un asservissement quelconque éventuel. - Lorsque l'intensitô appelée par (A') est maximale, tous les contacts du programmateur sont ouverts; ils ne se ferment qu'au fur et a mesure que l'intensitô sur (Ai) diminue; l'utilisation "secondaire" (B') est alors alimentEs par paliers en cascade jusqu'à près de 100% de la puissance maximale normalisee que la source peut mettre a disposition en (A), de par sa construction. - En fonction de cette puissance, il est facile de multiplier les dérivations (BB') équipes chacune d'un contacteur et de faire débiteur en cascade vers (B') plusieurs programma teurs pas-à-pas à partir d'un ou plusieurs mesureurs relayés par un ou plusieurs amplificateurs-séparateurs, et ceci que la source (A) soit monophasée ou triphasée, d la seule con dition, en triphasé, que le courant appelé par (A') soit constamment équilibré. - La figure (5) représente, sous cette condition, le diagramme- type du fonctionnement obtenu; on peut remarquer que le cou rant drivé vers l'utilisation "secondaire"- (B') est com plômentaire d celui de l'utilisation "première" lors du franchissement d'un palier et inférieur a ce complément entre les paliers. - Si le courant triphasé appels par (A') n'est pas constam ment équilibré, il est nécessaire de reproduire le principe de construction de la figure 4 sur chacune des trois phases, chacune de celles-ci dérivant vers (B') son complément in stantané spécifique, le plus proche par défaut. - La figure 6 représente le diagramme-type du fonctionnement alors obtenu. - La séparation des trois phases peut se conjuguer avec, sur chacune d'elles, la mise en cascade de plusieurs programma teurs pas-à-pas, pour une décharge plus fine, donc plus proche du complément a la courbe de charge (C 1) de l'uti lisation "première" (A'). - Dans cette famille d'ôlectro-rôpartiteurs, deux types de programmateurs sont utilisables; - Les programmateurs à contacts étagés en cascade. - Les programmateurs a contacts étagés permutés.par commande numérique. - La figure 7 représente, pour les programmateurs à contacts étagés en cascade, le séquentiel de fonctionnement des con tacts de sortie et l'faction résultante sur la puissance in stantanée globalement dérivée vers l'utilisation "secon daire" (B'). Ce type de programmateurs convertit le signal progressif de commande venant de l'ampli-séparateur (2) en sorties (habi tuellement 6 ) tout-ou-rien enclenchées l'une après l'autre; 1'enclenchement des étages est réalisé proportionnellement a la valeur du signal de commande, t chaque étage libère vers (B') une puissance identique au travers des contacteurs (B1), (B2), ... (Bn). Une grande finesse de régulation ne peut être obtenue que par la multiplication des dérivations (BB'). - La figure 8 reprôsente, pour les programmateurs a contacts étagés permutés par commande numérique, le séquentiel de fonc tionnement des contacts de sortie et l'action résultante sur la puissance instantanée globalement dérivée vers l'utili sation secondaire (B'). Dans ce type de programmateurs, habituellement à quatre étages permutés donnant quinze paliers de puissance, le signal progressif de commande venant de l'ampli-séparateur (2) agit sur une logique de commande numérique intégrée, qui combine l'ordre de commutation de ces quatre étages tout-ou-rien; ceux-ci libèrent vers (B') des puissances dif férentes sur chacun d'eux au travers des contacteurs (B1), (B2),... (Bn). Une grande finesse de régulation est ainsi obtenue, bien meilleure qu'avec les programmateurs a contacts étagés en cascade, comme le montre la comparaison des figures 7 et 8. La mise en parallèle de plusieurs de ces programmateurs d contacts étagés permutés par commande numérique, ou leur assemblage avec des programmateurs a contacts étagés en cas cade, permettent de réguler finement, pas-a-pas, des puis- sances dérivées (B') très elevees. III - Selon le mode de régulation progressif et pas-a-pas associés et le principe de construction représenté sur la figure 9, il est créé a l'origine de la source (A) desservant l'uti- lisation "première" (A'), plusieurs dérivations (BB') desservant une utilisatin"secondaire" (B') adéquate; l'une de ces dérivations est équipée, a son origine, d'un contacteur de puissance (B1) suivi d'un triac (5); les autres deriva- tions sont équipées, à leur origine d'un contacteur de puissance (B2), (B3), ... (Bn). - En amont de l'utilisation "première" (A'), il est inséré un mesureur dintensitE (î) (mesure directe ou transforma teur de mesure) agissant un continu et détectant l'inten site appelée par l'utilisation "première" (A'). Cette mesure est convertie par l'amplificateur-sôparateur (2), puis conduite sur le triac (5) et sur le programmateur pas-a-pas (3) qu'elle commande.simultanément. - Par ailleurs, un transformateur de tension (4) alimente le triac (5), le programmateur (3), la bobine du contacteur de puissance (B1) et, par l'intermédiaire des contacts de sor tie du programmateur (3), les bobines des contacteurs (B2), (B3),...(Bn) insérés dans l'utilisation "secondaire" (B'); chaque alimentation de bobine de contacteur comporte un shunt (6) autorisant un asservissement quelconque éventuel. - Lorsque l'intensité appelée par (A') est maximale, le triac (5) ne délivre aucun courant et tous les contacts du pro grammateur (3) sont ouverts;seule la bobine du contacteur (B1) en amont du triac est alimente, et ce contacteur (B1) est ferme; un courant électrique n'est dérivé vers l'utili sation "secondaire" (B') qu'au fur et à mesure que l'inten site mesurée sur (A') diminue; ce courant dérivé n'est d'abord délivre sur le mode progressif que par le triac 5) agissant seul; puis, lorsque le triac délivre sa pleine puissance, le programmateur (3) ferme son premier contact, lequel alimente la bobine du contacteur (B2) inséré dans la première dérivation (BB') pilotée en tout-ou-rien; ce premier palier tout-ou-rien remplace le triac (5) a pleine puissance, lequel retombe à zero, ne délivrant plus de courant; si l'in tensité sur (A') continue de diminuer, le triac (5) re-at- teint progressivement sa pleine puissance, puis retombe a zero remplacé par l'enclenchement du contacteur (B3) inséré dans la seconde dérivation (BB') ainsi jusqu'à ce que le courant dérivE vers (B') représente 100% de ia puissance maximale normalisée que la source peut mettre a disposition en (A), de par sa construction. - En fonction de cette puissance, et compte tenu de celle maximale des triacs actuels, il peut être nôcessaire de multiplier les ensembles triac (5)-programmateur à contacts étagés (3) et de faire débiter vers (B') ces ensembles en parallèle, 9 partir d'un ou plusieurs mesureurs relayés par un ou plusieurs amplificateurs-séparateurs, et ceci que la source (A) soit monophasôe, ou triphasée, a la seule condition, en triphasé, que le courant appelé par (A') soi. constamment équilibre. - Sous cette condition, le diagramme-type du fonctionnement obtenu est strictement identique a celui de la figure 2. - Si le courant triphasô appelé par (A') n'est pas constamment équilibré, il est nécessaire de reproduire le principe de construction de la figure 9 sur chacune des trois phases, chacune de celles-ci dérivant vers (B') son complément in- stantanô spécifique. - Le diagramme-type du fonctionnement alors obtenu est strlete- ment identique a celui de la figure 3. - La séparation des trois phases peut se conjuguer avec, sur chacune d'elles, la mise en parallèle de plusieurs ensemb les triac-programmateur pas-a-pas. - Dans cette famille d'électro-répartiteurs, comme dans la précédente du paragraphe II, deux types de programmateurs sont utilisables: - Les programmateurs a contacts étages en cascade. - Les programmateurs à contacts étagés permutes par com mande numérique. - La figure 10 représente, pour l'association triac-programma- teur à contacts étagés en cascade, le séquentiel de fonc tionnement des sorties progressive et tout-ou-rien, et l'ac tion résultante sur la puissance instantanôe globalement dérivée vers l'utilisation "secondaire" (B'); entre cette figure 10 et la figure 7, la différence résulte de l'inter position du triac entre deux paliers tout-ou-rien consécu- tifs, si bien que le passage de l'un d l'autre est réalisé sur le mode progressif; l'étagement en cascade des paliers est remplacé par un étagement linéaire sur l'ensemble de la plage de puissance dérive vers (B'). - La figure 11 représente, pour l'association triac-program mateur à contacts étagés permutes par commande numérique, le séquentiel de fonctionnement des sorties progressive et tout-ou-rien, et l'action résultante sur la puissance instantanée globalement dérivée vers l'utilisation "secon- daire" (B'); entre cette figure 11 et la figure 8, la dif férence est identique à celle d'entre les figures 10 et 7 ci-avant; mais ici le même résultat est atteint avec seule ment 4 étages tout-ou-rien permutés, et donc avec seulement quatre contacteurs de puissance. Les associations triac-programmateur réalisent la mème com plémentarité entre l'utilisation "première" (A') et l'utili sation "secondaire" (B') que celle obtenue avec des triacs seuls. La mise en parallèle de plusieurs de ces associations triac programmateurs, ou leur assemblage avec des programmateurs à contacts étagés en cascade, permettent de réguler sur le mode progressif intégral des puissances dérivées (B') très élevées. Ces répartiteurs automatiques d'électricité sont déstinés à équiper principalement des réseaux basse-tension, soit pub lics (pied de colonne montante d'immeuble, etc..), soit pri vés (aval du disjoncteur d'abonné,sortie de -poste de trans formation, origine d'une ligne spécifique desservant un usage intermittent de forte puissance, etc...). - En relation avec la pénétration de l'électricité comme éner gie d'appoint ou de rechange, ils autorisent un accroisse ment notable de consommation (multiplication par 10 environ dans l'habitat) par réduction de la discontinuité d'usage. - Les applications qui leurs sont bien adaptées concernant des besoins de réchauffage, par exemple en matière de chauf fage central individuel ou collectif (notamment chaudières électriques en relève de chaudière à combustible), et d'une manière générale tous réchauffages pouvant être menés en régime variable, soit avec accumulation partielle associée, soit comme énergie de base ou d'appoint à un équipement de réchauffage préexistant et maintenu utilisant une autre énergie que l'électricité. - Moyennant certaines précautions, ils peuvent aussi servir de système d'alimentation électrique pour pompes a chaleur en relève de chaudiAre a combustible. - Ils autorisent l'extension de consommation sans incidences, ni sur les équipements de transformation-distribution exi stants en amont, ni sur les distributions prioritaires prô- existantes en aval, puisqu'ils dérivent de la puissance souscrite inutilisée. - Ils permettent, toutes choses égales, de diminuer le prix de l'électricité par étalement du terme fixe d'abonnement sur une consommation très notoirement élargie. - Ils devraient trouver des débouchés intéressants chez les abonnés "professionnels" d'abord, puis chez les abonnés du "genre domestique" ensuite. REVENDICATIONS 1 - Répartiteurs automatiques d'électricité caractérisés en ce qu'ils comportent un mesureur d'intensité (1) en amont de l'utilisation "première" (A'), qui alimente l'amplificateur séparateur (2), lequel pilote le dispositif de dérivation vers l'utilisation "secondaire" (B') de l'électricité dis ponible, correspondante a la différence entre puissance nor malisée disponible sur la source (A) et prélèvement instan tané prioritaire de l'utilisation "première" (A'). 2 - Répartiteurs automatiques d'électricité selon revendication 1 caractérisés en ce que le dispositif de dérivation est constitué d'un triac (5) qut en régime progressif, vers (B'), l'électricité disponible. 3 - Répartiteurs automatiques d'électricité selon revendication 1 caractérisés en ce que le dispositif de dérivation est constitué d'un programmateur a contacts étagés en cascade (3) qui dérive, vers (B'), en régime pas-a-pas par paliers égaux et par manoeuvres successives des contacteurs de puis sance (B1), (B2)...(Bn), l'électricité disponible. 4 - Répartiteurs automatiques d'électricité selon revendication 1 caractérisés en ce que le dispositif de dérivation est constitué d'un programmateur a contacts étagés permutés par commande numérique intégrée (3) qui dérive, vers (B'), en régime pas-a-pas par combinaison de paliers inégaux et par manoeuvre des contacteurs de puissance l'électricité disponible. 5 - Répartiteurs automatiques d1électricité selon revendication 1 caractérisés en ce que le dispositif de dérivation est constitué par l'association d'un programmateur à contacts étagés en cascade (3) et d'un triac (5) qui dérivent par fonctionnement simultané, vers (B'), en régime pas-a-pas par paliers égaux et par manoeuvre successive des contac teurs de puissance (B2),(B3)...(Bn), avec interposition du triac (5) entre deux paliers tout-ou-rien successifs,l'élec tricité disponbile, ce dont il résulte une commande progres sive sur l'ensemble de la plage de puissance électrique dé rivée. 6 - Répartiteurs automatiques d'électricité selon revendication t caractérisés en ce que le dispositif de dérivation est constitué par l'association d'un programmateur a contacts étagés permutés par commande numérique intégrée (3) et d'un triac (5) qui dérivent par fonctionnement simultané, vers (B'), en régime pas- & pas par combinaison de paliers iné- gaux et par manoeuvre des contacteurs de puissance (B2), (B3).. (Bn), avec interposition du triac (5) entre deux paliers tout-ou-rien, l'électricité disponible, ce dont il résulte une commande progressive sur l'ensemble de la plage de puissance électrique dérivée. 7 - Répartiteurs automatiques d'électricité selon revendication 5 caractérisés en ce que le programmateur a contacts étagés en cascade (3) délivre, a chaque pas de commutation, un sig nal de commande progressif valant de o à 100 dans l'inter valle entre deux pas de commutation successifs, lequel sig nal pilote sur le mode progressif de O d 100% le triac (5) dont la puissance est égale a celle de chacun des étages tout-ou-rien. 8 - Répartiteurs automatiques d'électricité selon revendication 1 caractérisés en ce que le mesureur d'intensité (1), mesu reur direct ou transformateur de mesure, et l'amplificateur séparateur (2) sont intégrés en un composant unique. 9 - Répartiteurs automatiques d'électricité spécifiques des utilisations premières (A') triphasées a phases non équi librées, caractérisés en ce qu'ils sont constitués par la reproduction sur chacune des trois phases de l'un 9U l',autre des procédés de construction et de régulation selon# reven- dications N 2 a 6, chacun des trois répartiteurs identiques délivrant son complément spécifique instantané sur la phase qui lui correspond a l'utilisation secondaire (B').