BE837096A - Dispositifs de delestage de phases pour residence tout electrique - Google Patents

Description

  Dispositifs de délestage de phases pour résidence tout électrique.

  
La présente Invention a pour objet des dispositifs de régulation du courant électrique débité et en particulier des dispositifs

  
de délestage de phases pour résidence tout électrique.

  
Il est connu de faire dépendre le courant de chauffage de

  
chaque pièce de la résidence d'un module de régulation proportionnel dont le rapport cyclique de modulation est influencé, au travers

  
d'un pont de Wheatstone, par la sonde d'ambiance placée dans chaque

  
pièce. Les autres installations électriques de la résidence, par

  
exemple les différents appareils électro-ménagers dont certains ont des puissances importantes, ont une consommation de courant non modulée qui vient s'ajouter aux puissances de chauffage.

  
Cette séparation nette entre la consommation de chauffage et les autres consommations présente un inconvénient du point de vue de la puissance souscrite au réseau. En effet, le fonctionnement indépendant des deux parties de l'installation a pour conséquence soit des dépassements fréquents de la puissance souscrite entraînant des positions tarifaires sinon des mises hors service intempestives par déclenchement de disjoncteurs, soit la nécessité de prévoir une puissance souscrite plus forte entraînant des frais supplémentaires.

  
Suivait l'invention, on remédie à cet inconvénient en faisant dépendre les modules de régulation proportionnels non seulement de la sonde d'ambiance mais aussi d'un dispositif de délestage de phase fonction de la consommation totale de l'installation ; le dispositif, incorporé en dérivation sur l'alimentation polyphasée, est apte à appliquer aux modules de régulation proportionnels une tension continue de décalage fonction de l'intensité du courant débité par la phase la plus chargée de l'installation.

  
Selon un premier aspect de l'invention, les buts de l'invention sont atteints en intercalant dans chaque départ de phase général, immédiatement avant les dérivations pour l'usage électrodomestique, un dispositif de mesure de l'intensité tel un shunt aux bornes duquel on prélève une tension alternative proportionnelle au courant traversant le shunt. Dans le cas, par exemple, d'une alimentation triphasée avec neutre, trois shunts délivrent trois tensions proportionnelles aux courants dans les trois phases. Ces tensions sont redressées et la plus élevée des trois, c'est-àdire celle proportionnelle au courant de la phase à la plus forte consommation, est appliquée à une entrée d'un comparateur à deux entrées. L'autre entrée du comparateur reçoit une tension de réfé-

  
 <EMI ID=1.1>  maximum admissible sur une phase sans dépasser la puissance souscrite.

  
Le comparateur est agencé de façon à faire apparaître à sa sortie une tension positive lorsque la tension du shunt est supérieure à la tension de référence. Cette tension positive est appliquée en commun à tous les modules de régulation proportionnels,

  
de façon que ceux-ci modifient les cycles de modulation dans le sens d'une diminution des courants de chauffage moyens, ceci en un temps très court de 30 secondes par exemple.

  
Selon un second aspect de l'invention, l'utilisation d'un seul dispositif de délestage peut être rendue sélective dans son influence sur le chauffage des différents locaux. A. cet effet, la tension de sortie du comparateur du dispositif de délestage est appliquée, non pas directement en commun à tous les modules de régulation, mais bien à un diviseur de tension composé de plusieurs points de prélèvement de tension se trouvant à des niveaux de potentiel différents. Ces différents points sont reliés à des modules de régulation différents choisis en fonction du confort de chauffage désiré.

  
Selon un troisième aspect de l'invention, les trois tensions délivrées par les shunts sont redressées et appliquées chacune à un comparateur différent. Les sorties des trois comparateurs sont appliquées chacune aux modules de régulation proportionnels appartenant à une phase différente du réseau.

  
En d'autres mots, l'utilisation d'un dispositif de délestage par phase, permet de protéger chaque phase séparément

  
et simultanément contre des surcharges éventuelles.

  
L'invention a donc pour objet un dispositif de délestage de phases apte à modifier les cycles de modulation de modules de régulation proportionnels classiques dans le sens d'une diminution du courant fort de chauffage des locaux d'une résidence tout électrique à alimentation polyphasée, les phases étant ainsi protégées contre les surcharges éventuelles soit en commun, soit sélectivement, soit séparément et simultanément.

  
Le dispositif comporte, en premier lieu, des tensions continues à courant faible obtenues par redressement et photocouplage de tensions alternatives proportionnelles aux courants  forts des phases de l'alimentation, ces tensions continues représentatives des courants forts étant soit celle qui correspond à 

  
la phase la plus chargée de l'installation, soit les tensions qui correspondent à chacune des phases, en second lieu, soit un circuit OU avec un comparateur, soit des comparateurs, chaque comparateur, agissant cosse différentiateur, étant apte à comparer chaque tension représentative des courants forts à une tension de référence proportionnelle au courant fort maximum admissible sur

  
une phase sans dépasser la puissance souscrite, la tension de

  
sortie du comparateur étant négative tant que la tension de référence est supérieure à la tension continue représentative et nulle ou positive dans le cas contraire, en troisième lieu, un diviseur

  
de tension comprenant en série une résistance et une diode dont l'anode est mise à la masse, le point de jonction entre ces éléments étant raccordé à la sortie du comparateur de sorte que le dit point se confond avec la masse ou est passant, selon que la tension de référence est supérieure ou non à la tension continue représentative du courant fort et, en dernier lieu, un module de régulation proportionnel qui est classique mais comporte dans son pont de Wheatstone, une interruption entre la résistance à coefficient de

  
 <EMI ID=2.1> 

  
de tendon précité de sorte que la tension de sortie nulle ou positive du comparateur dite tension de décalage, présente en cas de surcharge, rend négative la. tension d'erreur du pont et par conséquent! toutes les autres conditions restant inchangées, la durée de la période de non chauffage est augmentée.

  
Suivant l'invention, les tensions alternatives proportionnelles aux courants forts des phases de l'alimentation sont présentes aux bornes de dispositifs de'mesure de l'intensité tels des shunts intercalés dans chaque départ général de phase avant les dérivations pour l'usage électrodomestique de la résidence.

  
Le dispositif comporte des amplificateurs détecteurs de crête aptes à redresser les tensions alternatives en tensions continues de crête applicables à des photocoupleurs assurant le transfert du courant tout en réalisant l'isolation galvanique indispensable entre l'installation électrique à courant.fort de la résidence  et le dispositif de délestage à courant faible.

  
Dans un dispositif de délestage, apte à protéger les phases en commun contre les surcharge:', éventuelles, les tensions continues de crête, qui sont présentes sur le collecteur du transistor de chaque photocoupleur et sont proportionnelles aux courants de phase, sont appliquées chacune aux diodes parallèles d'un circuit OU de sorte que la tension de sortie de ce circuit

  
est proportionnelle au courant fort de la phase la plus chargée 

  
et livre à la sortie du comparateur différentiateur une tension continue de décalage raccordée en commun à tous les modules de  régulation de la résidence. 

  
Dans une variante du dispositif, apte à protéger les  phases sélectivement contre les surcharges éventuelles, la résistance du diviseur de tension à la sortie du comparateur, est remplacée par un diviseur de tension composé comprenant autant de résistances qu'il y a de groupes distincts de locaux mis en commun en fonction du degré de confort désiré, ces groupes ayant chacun leur propre ligne de tension de décalage dont la valeur varie en raison inverse du degré de confort désiré.

  
Dans une autre variante du dispositif, apte à protéger

  
les phases de l'alimentation séparément et simultanément contre les surcharges éventuelles, la tension continue de crête r eprésentative de chaque phase, présente sur le collecteur du transistor du photocoupleur correspondant, est appliquée, à travers une diode, à un. comparateur différentiateur distinct, chaque tension continue de décalages issue d'un comparateur, étant appliquée en commun aux modules qui règlent le courant de chauffage de phase correspondante.

  
L'invention ressortira clairement de la description donnée ci-après de plusieurs formes d'exécution de l'invention, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels les mômes éléments sont désignés par les mômes symboles.

  
La figure 1 représente le schéma de principe d'un dispositif de délestage de phases en commun pour installation de chauffage d'une résidence tout électrique ; la Figure 2 est un schéma synoptique de l'installation de la Fig. 1 ; la Figure 3 est le schéma de principe d'un module de régulation proportionnel classique modifié suivant l'invention ; la Figure 4 est le schéma de principe d'une variante du dispositif de la Fig. 1 pour le délestage sélectif de phases ; la Figure 5 montre le raccordement du dispositif de la <EMI ID=3.1>  la Figure 6 est le schéma de principe d'une variante du dispositif de la Fig. 1 pour le délestage individuel des phases.; et la Figure 7 montre le raccordement du dispositif de la Fig. 6 aux modules de régulation de la Fig. 2.

  
La résidence comprend, à titre d'exemple, 9 pièces d'habitation à chauffer au moyen d'appareils électriques Hl à H9 (Fig. 2) alimentés chacun par un courant alternatif fort prélevé entre le 

  
 <EMI ID=4.1>   <EMI ID=5.1> 

  
La mise en marche et l'arrêt de chaque appareil sont

  
 <EMI ID=6.1> 

  
à M9 dont le fonctionnement dépend d'une sonde d'ambiance SA1 à SA2 montée en pont de Wheatstone de façon connue (Fig. 3) et, pour

  
 <EMI ID=7.1> 

  
DZT (Fig. 2).

  
 <EMI ID=8.1> 

  
 <EMI ID=9.1> 

  
 <EMI ID=10.1> 

  
d'une des phases, par exemple R. 

  
Eventuellement, le tableau de l'installation électrique  peut comporter un dispositif B (Fig. 1) pour le branchement éventuel 

  
 <EMI ID=11.1> 

  
Suivant l'invention, on intercale dans chaque départ  général de phase, R, S, T avant les déviations pour l'usage électro- 

  
 <EMI ID=12.1> 

  
de l'intensité dont les bornes portent respectivement les référen-

  
 <EMI ID=13.1> 

  
Comme le dessin le montre, les tensions aux bornes des  shunts qui sont des tensions alternatives proportionnelles aux courants de phase, sont appliquées respectivement à trois amplificateurs détecteurs de crête AR, AS, AT qui redressent la tension alternative entrante en une tension continue de crête appliquée

  
 <EMI ID=14.1> 

  
la résidence et le dispositif de délestage à courant faible selon l'invention.

  
Les tensions continues apparaissant sur le collecteur des

  
 <EMI ID=15.1>  des photodiodes et, par conséquent, aux tensions aux bornes des

  
 <EMI ID=16.1> 

  
 <EMI ID=17.1> 

  
d'un circuit OU constitué par les trois diodes Dl, D2, D3. Supposons  que la tension appliquée à D3 soit la plus élevée des trois. De ce 

  
 <EMI ID=18.1> 

  
risées en sens inverse. Il s'ensuit que, sur les sorties mises en  parallèle des trois diodes, n'apparaît que la tension appliquée à  D3, c'est-à-dire la tension continue V proportionnelle au courant de la phase la plus chargée.

  
Cette dernière tension est donc appliquée à une des deux entrées du comparateur C qui joue le rôle de différentiateur. Une tension continue de référence U est appliquée à l'autre entrée du comparateur C dont la sortie est constituée par un diviseur de tension DT comprenant en série une résistance RC et une diode D4 dont l'anode est mise à la masse. Le point de jonction F de RC

  
 <EMI ID=19.1> 

  
régulation proportionnels.

  
La dite tension de référence U est prélevée sur le curseur d'un potentiomètre RD faisant partie d'un diviseur de tension connecté aux bornes de l'alimentation auxiliaire DC en courant continu. Cette tension de référence U, réglable grâce au potentiomètre RD,

  
 <EMI ID=20.1> 

  
en fonction de la puissance souscrite au réseau.

  
Le comparateur C est agencé de façon que sa tension de sortie soit négative aussi longtemps que la tension de référence U est supérieure à la tension V venant du circuit OU que l'on peut dénommer la tension d'entrée du comparateur. Dans ces conditions la tension sur la ligne de dérivation L vers les modules de régulation proportionnels est égale au potentiel de masse grâce à la

  
 <EMI ID=21.1>  compte que des sondes d'ambiance.

  
Si, au contraire, la tension d'entrée V du comparateur devient supérieure à la tension de référence U, ce qui signifie

  
 <EMI ID=22.1> 

  
correspondant à la puissance souscrite, la tension de sortie du comparateur devient positive et une tension positive W apparaît

  
sur la ligne de dérivation vers les modulateurs. 

  
Dans chaque modulateur, cette tension positive dite tension de décalage a pour effet de faire glisser le point de fonctionnement  de celui-ci dans le sens d'une augmentation de la période "hors  service" du cycle de chauffage. 

  
Ceci .se produit de la manière suivante : '

  
 <EMI ID=23.1> 

  
nel (Fig. 2) comprend un pont de Wheatstone 1-2-3-4 destiné à fournir une tension d'erreur E dont il sera question en détail  plus loin, d'un détecteur de zéro DZ servant d'"horloge" pour  marquer avec précision les moments de passage par zéro du courant  alternatif du réseau, passages par zéro qui servent de base à la  formation d'impulsions de gâchette G pour un triac TR décrit 

  
 <EMI ID=24.1> 

  
modulateur influencé par la tension d'erreur E. La sortie du  modulateur est appliquée à un circuit ET dont l'autre entrée 

  
reçoit les impulsions de passage par zéro provenant du détecteur  de zéro DZ. Ces impulsions ont une fréquence de récurrence égale 

  
au double de la fréquence du réseau (fréquence des passages par  zéro du courant de réseau). Le module de régulation comporte un 

  
 <EMI ID=25.1> 

  
 <EMI ID=26.1> 

  
 <EMI ID=27.1> 

  
 <EMI ID=28.1> 

  
du circuit ET qui, pendant la période du passage, délivre des  impulsions appliquées à la gâchette du triac qui est passant à ce moment, la sortie du circuit ET étant nulle pendant la période

  
de non passage, le triac étant alors bloqué.

  
Selon la technique connue, la tension d'erreur E constituant la sortie du pont de Wheatstone, est uniquement influencée

  
par la comparaison entre la température de consigne et la température réelle d'un local à chauffer considéré.

  
A cet effet, un bras 3-2 du pont contient une résistance variable P2 servant à déterminer la température de chauffage choisie et une résistance à coefficient de température négatif CTN "mesurant" la température réelle du local à chauffer, le tout faisant partie

  
de la sonde d'ambiance SA. Un second bras du pont 1-3 contient

  
 <EMI ID=29.1> 

  
contiennent des résistances fixes RI et R2 respectivement.

  
Selon la technique connue, l'extrémité de R2 la plus éloignée de AO et l'extrémité du CTN la plus éloignée de P2 sont réunies et mises à la masse comme indiqué par la ligne verticale en traits mixtes joignant le point 2 à la masse.

  
La tension continue d'alimentation DC du pont est appliquée entre le point de jonction de RI et Pl (borne positive - point 1) et le point de jonction de R2 et CTN (borne négative - point 2).

  
La tension d'erreur E ou tension de sortie du pont

  
 <EMI ID=30.1> 

  
point de jonction de R2 et Ri (point 4).

  
Quand le pont est en équilibre, E = 0.

  
Si la température du local diminue, la valeur de CTN augmentant, le pont n'est plus en équilibre et la tension de sortie E augmente, ayant pour effet d'augmenter la durée de la période

  
de passage ou de chauffage par rapport à la durée de non passage ou de non chauffage.

  
L'inverse se produit si la température du local augmente.

  
L'originalité de la présente invention réside en ce qu'on sépare l'extrémité de R2 de l'extrémité de CTN, l'extrémité de CTN étant mise à la masse et l'extrémité de R2 (point 2') étant reliée

  
à la sortie du comparateur de "délestage" (point de jonction F de

  
D4 et RC, Fig. 1) par la ligne de dérivation L (Fig. 2).

  
De ce fait, l'extrémité de R2 n'est plus nécessairement

  
au potentiel de masse mais à un potentiel positif variable (y compris le potentiel zéro) déterminé par le dispositif de délestage dont il a été question ci-dessus. Cela revient à dire que le bras

  
du pont 4-2' (Fig. 3) contenant R2 selon la technique connue, contient maintenant, en série avec R2, une source de tension continua qui est la tension continue aux bornes de la diode Dit- lorsque celle-ci est non conductrice. De cette manière l'extrémité de R2

  
 <EMI ID=31.1> 

  
les conditions d'équilibre du pont. Ceci a pour effet de rendre la tension d'erreur E négative, toutes les autres conditions restant inchangées, c'est-à-dire que la durée de la période de non chauffage est augmentée.

  
Comme la ligne L (Fig. 2) est commune à tous les modules

  
 <EMI ID=32.1> 

  
la résidence avait augmenté. On a donc atteint le but de la présente invention, c'est-à-dire de diminuer la consommation d'énergie électrique à la suite du dépassement du courant maximum admissible dans la phase la plus chargée.

  
L'invention permet également d'appliquer, la tension

  
de décalage W non plus en commun mais de façon sélective à des groupes de modules de régulation choisis au préalable, ce qui consiste simplement à remplacer le diviseur de tension DT (Fig.l) par un diviseur de tension composé DTC (Fig. 4) comprenant par exemple trois résistances en série RC1, RC2 et RC3. Sur les points

  
 <EMI ID=33.1> 

  
fractions de la tension de sortie W du comparateur C.

  
Cesdifférentes tensions sont appliquées à différents modules de régulation correspondant à des locaux choisis en fonc-  tion du degré de confort de chauffage envisagé. On peut, par exem-  ple, envisager trois conforts différents : un confort maximum pour salles de bains et de séjour, un confort moyen pour les chambres à coucher, un confort minimum pour cuisines, couloirs et corridors.

  
 <EMI ID=34.1> 

  
Il va de soi que les tensions fractionnaires seront choisies en fonction de chaque cas particulier (nombre de locaux de chaque type de confort, puissances installées dans les différents locaux, puissance souscrite, etc.).

  
La forme d'exécution de la Figure 6 se distingue de celle de la Figure 1 en ce qu'il y a un dispositif de délestage par phase, la sortie de chaque comparateur C étant appliquée aux modules de régulation alimentés par la phase correspondante. De cette manière, chaque" phase est protégée de façon indépendante contre les surcharges. Pour le reste, le fonctionnement est le marne que celui

  
de la forme d'exécution de la Figure 1. Comme les éléments du dispositif de délestage suivant la variante d'exécution ont la

  
même fonction que les éléments correspondants du dispositif initial mais qu'ils concernent individuellement les trois phases de l'alimentation, ceci est indiqué à la Figure 6 en ajoutant la lettre R, S ou T aux symboles des dits éléments.

  
 <EMI ID=35.1> 

  
Il ressort de la description précédente que, grâce au dispositif de délestage de la présent* invention, il est possible de limiter automatiquement et à tous moments la puissance consommée à la puissance suscrites ce qui permet de réduire la puissance sous-  crite au minimum compatible avec le confort de chauffage demandé.

  
L'invention est aussi d'application pour une installation électrique monophasée.

  
Un autre perfectionnement possible sans sortir du cadre de la présente invention est relatif à la forme d'exécution de la <EMI ID=36.1> 

  
sélectif est prédéterminé une fois pour toutes. Il suffira d'intervertir les points de prélèvement au moyen d'un commutateur multiple commandé par une horloge, pour disposer d'un délestage sélectif dont la sélectivité est fonction du temps, par exemple une sélectivité de jour et une sélectivité de nuit.

  
D'autre part, le dispositif de délestage peut aussi

  
être utilisé pour d'autres applications que le chauffage tout électrique d'une résidence, par exemple dans tous les cas où on désirerait limiter la puissance appelée au réseau à la puissance souscrite avec ou sans utilisation de modulateurs de réglage proportionnels. Il suffira alors d'utiliser la tension de sortie du comparateur pour actionner un moyen de régulation quelconque, par exemple par abaissement de la tension d'alimentation.

  
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes d'exécution qui ont été décrites et représentées à titre d'exemples et on ne sortirait pas de son cadre en y apportant des modifications.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS

   1.- Dispositif de délestage de phases apte à modifier

   les cycles de modulation de modules de' régulation proportionnels

   classiques dans le sens d'une diminution du courant fort de chauffage des locaux d'une résidence tout électrique à alimentation polyphasée, les phases étant ainsi protégées contre les surcharges éventuelles soit en commun, soit sélectivement, soit séparément et simultanément, caractérisé en ce qu'il comporte, en premier lieu,

   des tensions continues à courant faible obtenues par redressement et photocouplage de tensions alternatives proportionnelles aux courants

   forts des phases de l'alimentation, ces tensions continues repré-

   sentatives des courants forts étant soit celle qui correspond à

   la phase la plus chargée de l'installation, soit les tensions qui correspondent à chacune des phases, en second lieu, soit un cir-

   cuit OU avec un comparateur, soit des comparateurs, chaque compa- rateur, agissant comme différentiateur, étant apte � comparer chaque tension représentative des courants forts à une tension de

   référence proportionnelle au courant fort maximum admissible sur

   une phase sans dépasser la puissance souscrite, la tension de

   sortie du comparateur étant négative tant que la tension de référence est supérieure à la tension continue représentative et nulle

   ou positive dans le cas contraire, en troisième lieu, un diviseur

   de tension comprenant en série une résistance et une diode dont

   l'anode est mise à la masse, le point de jonction entre ces éléments étant raccordé à la sortie du comparateur de sorte que le

   dit point se confond avec la masse ou est passant, selon que la <EMI ID=37.1>

   représentative du courant fort et, en dernier lieu, un module de régulation proportionnel qui est classique mais comporte dans son

   pont de Wheatstone, une interruption entre la résistance à coefficient de température négatif dite CTN mise à la masse et la

   <EMI ID=38.1> <EMI ID=39.1>

   n'étant plus raccordée à la masse mais au dit point de jonction du diviseur de tension précité de sorte que la tension de sortie nulle

   ou positive du comparateur dite tension de décalage, présente en

   cas de surcharge, rend négative la tension d'erreur du pont et par conséquent, toutes les autres conditions restant inchangées, la

   durée de la période de non chauffage est augmentée.

   <EMI ID=40.1>

   ce que les tensions alternatives proportionnelles aux courants

   forts des phases de l'alimentation sont présentes aux bornes de dispositifs de l'intensité tels des shunts intercalés dans chaque

   <EMI ID=41.1>

   domestique de la résidence.

   <EMI ID=42.1>

   en ce qu'il comporte des amplificateurs détecteurs de crête aptes à redresser les tensions alternatives en tensions continues de crête applicables à des photocoupleurs assurant le transfert du courant

   tout en réalisant l'isolation galvanique indispensable entre l'instal- : lation électrique à courant fort de la résidence et le dispositif de délestage à courant faible.

   <EMI ID=43.1>

   les phases en commun contre les surcharges éventuelles, caractérisé en ce que les tensions continues de crête, qui sont présentes sur le collecteur du transistor de chaque photocoupleur et sont proportionnelles aux courants de phase, sont appliquées chacune aux diodes parallèles d'un circuit OU de sorte que la tension de sortie de ce circuit est proportionnelle au courant fort de la phase la plus chargée et livre à la sortie du comparateur différentiateur une tension continue de décalage raccordée en commun à tous les modules de régulation de la résidence.

   <EMI ID=44.1> tuelles, caractérisé en ce que la résistance du diviseur de tension à la sortie du comparateur, est remplacée par un diviseur de tension composé comprenant autant de résistances qu'il y a de groupes distincts de locaux mais en commun en fonction du degré de confort désiré, ces groupes ayant chacun leur propre ligne de tension de décalage dont la valeur varie en raison inverse du degré de confort désiré.

   6.- Dispositif suivant la revendication 1, apte à protéger les phases de l'alimentation séparément et simultanément contre les surcharges éventuelles, caractérisé en ce que la tension continue de crête représentative de chaque phase, présente sur le collecteur du transistor du photocoupleur correspondant, est appliquée, à travers une diode, à un comparateur différentiateur distinct, chaque tension continue de décalage, issue du comparateur, étant appliquée en commun aux modules qui règlent le courant de chauffage de la phase correspondante.

   7.- Dispositif de délestage de phases apte à modifier les cycles de modulation de modules de régulation proportionnels classiques dans le sens d'une diminution du courant fort de chauffage des locaux d'une résidence tout électrique à alimentation polyphasée, les phases étant ainsi protégées contre les surcharges éventuelles soit en commun, soit sélectivement, soit séparément

   et simultanément, en substance comme décrit ci-dessus et représenté aux dessins annexés.