FR2765357A1 - AUTOMATIC CONTROL DEVICE FOR TWO ELECTRIC UNITS AND APPLICATION TO A DUAL POWER WATER HEATER - Google Patents
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Abstract
Ce dispositif permet d'utiliser un appareil électrique en profitant des plages privilégiées de consommation d'électricité et en utilisant qu'une seule ligne d'alimentation.Il comprend, d'une part, un circuit logique de commande (13) placé sur une ligne unique d'alimentation (12P, 12N, 12T) et commandant un premier contacteur (19) en fonction des plages horaires. Il comprend d'autre part un bornier de commande (11) comprenant deux contacteurs de thermostats (16, 17) relatifs chacun à un élément chauffant (2, 3) du ballon d'eau chaude (1) et un deuxième contacteur (15) alimentant l'élément chauffant inférieur (2). Ce dernier n'est utilisé que pendant les périodes d'heures à tarif réduit, l'élément supérieur (3) étant utilisé à la demande de l'utilisateur et inhibant l'élément chauffant inférieur (2). Application à tous les appareils électriques utilisant deux unités de consommation électrique et en particulier au chauffage à accumulation par des chauffe-eau double puissance.This device makes it possible to use an electrical appliance while taking advantage of the privileged ranges of electricity consumption and using only a single power supply line. It comprises, on the one hand, a control logic circuit (13) placed on a single supply line (12P, 12N, 12T) and controlling a first contactor (19) according to the time slots. It also comprises a control terminal block (11) comprising two thermostats contactors (16, 17) each relating to a heating element (2, 3) of the hot water tank (1) and a second contactor (15). feeding the lower heating element (2). The latter is only used during periods of reduced tariff hours, the upper element (3) being used at the request of the user and inhibiting the lower heating element (2). Application to all electrical devices using two electrical consumption units and in particular to storage heating by double power water heaters.
Description
DISPOSITIF DE COMMANDE DE GESTION AUTOMATIQUEAUTOMATIC MANAGEMENT CONTROL DEVICE
DE DEUX UNITES ELECTRIQUES ETTWO ELECTRICAL UNITS AND
APPLICATION A UN CHAUFFE-EAU DOUBLE PUISSANCE APPLICATION TO A DOUBLE POWER WATER HEATER
DESCRIPTIONDESCRIPTION
Domaine de l'invention L'invention concerne de manière générale les appareils utilisant deux unités de consommation d'électricité ayant des conditions de fonctionnement différentes en fonction de paramètres extérieurs. Elle concerne en particulier les chauffe-eau double puissance, c'est-à-dire mettant en oeuvre deux éléments chauffants dans un ballon d'eau chaude. Ce type de chauffe-eau est utilisé dans de très nombreux locaux industriels et domestiques, comme les appartements des particuliers. La particularité de fonctionnement de ces chauffe-eau est d'utiliser les plages horaires à tarif réduit de consommation d'électricité pour chauffer la totalité de l'eau du ballon, en vue de réduire le coût d'utilisation du chauffe-eau en consommation d'électricité. Art antérieur et problème posé En référence à la figure 1, le chauffe-eau double puissance traditionnel 1 utilise deux éléments chauffants qui sont généralement une résistance électrique inférieure 2 placée dans la partie inférieure d'un ballon d'eau chaude 8 et accompagnée d'un premier thermostat 31, et une résistance électrique supérieure 3 placée dans la partie supérieure de ce même ballon d'eau chaude 8 et accompagnée d'un deuxième thermostat 32. Ces résistances électriques 2 et 3 sont alimentées en électricité chacune par une ligne d'alimentation respectivement 5 et 6. Chaque ligne possède un disjoncteur 10 placé dans le tableau électrique de l'abonné. Le ballon 8 se complète par une canalisation d'arrivée d'eau 6 débouchant dans la partie inférieure du ballon 8 et une canalisation de prise d'eau chaude 7 Field of the Invention The invention relates generally to devices using two electricity consumption units having different operating conditions as a function of external parameters. It relates in particular to dual power water heaters, that is to say using two heating elements in a hot water tank. This type of water heater is used in many industrial and domestic premises, such as private apartments. The particularity of operation of these water heaters is to use the time slots at a reduced rate of electricity consumption to heat all of the water in the tank, in order to reduce the cost of using the water heater in consumption of electricity. PRIOR ART AND PROBLEM POSED With reference to FIG. 1, the traditional double power water heater 1 uses two heating elements which are generally a lower electrical resistance 2 placed in the lower part of a hot water tank 8 and accompanied by a first thermostat 31, and an upper electrical resistance 3 placed in the upper part of this same hot water tank 8 and accompanied by a second thermostat 32. These electrical resistors 2 and 3 are supplied with electricity each by a line of supply respectively 5 and 6. Each line has a circuit breaker 10 placed in the subscriber's electrical panel. The tank 8 is completed by a water inlet pipe 6 opening into the lower part of the tank 8 and a hot water intake pipe 7
débouchant dans la partie supérieure de ce ballon 8. opening into the upper part of this balloon 8.
La résistance inférieure 2 est alimentée pendant la plage d'heures à tarif réduit de consommation électrique, c'est-à-dire pendant la nuit et chauffe donc la totalité de l'eau contenue dans le ballon 8 pendant cette période. Or, pendant la plage d'heures à tarif élevé de consommation, à savoir la journée, la masse d'eau chaude contenue initialement dans le ballon 8 refroidit petit à petit au fur et à mesure de la consommation. L'utilisateur peut donc éprouver le besoin d'utiliser la résistance supérieure 3 pour chauffer la masse d'eau contenue dans la partie supérieure du ballon 8, o se trouve l'entrée de la canalisation de prise d'eau chaude 7. Dans ce cas, il actionne un commutateur 9 pour commander l'alimentation de la résistance supérieure 3. De plus, la consommation d'eau pendant la journée peut s'avérer être importante et le volume du ballon 8 sera donc complété par l'arrivée d'eau froide, au moyen de la canalisation d'arrivée froide 6. De ce fait, la température globale de la masse d'eau contenue dans le ballon 8 ne sera probablement plus suffisante pour satisfaire l'utilisateur et ce dernier éprouvera donc également le besoin de chauffer partiellement cette masse en utilisant la résistance supérieure 3, au moyen du commutateur 9 pour chauffer l'eau se trouvant dans la The lower resistor 2 is supplied during the hour range at a reduced rate of electrical consumption, that is to say during the night and therefore heats all of the water contained in the tank 8 during this period. However, during the range of hours with a high consumption tariff, namely the day, the mass of hot water initially contained in the tank 8 gradually cools as consumption takes place. The user can therefore feel the need to use the upper resistance 3 to heat the mass of water contained in the upper part of the tank 8, where the inlet of the hot water intake pipe 7 is located. case, it actuates a switch 9 to control the supply of the upper resistance 3. In addition, the consumption of water during the day can prove to be significant and the volume of the tank 8 will therefore be completed by the arrival of cold water, by means of the cold inlet pipe 6. As a result, the overall temperature of the mass of water contained in the tank 8 will probably no longer be sufficient to satisfy the user and the latter will therefore also feel the need to partially heat this mass using the upper resistance 3, by means of the switch 9 to heat the water in the
partie supérieure du ballon 8.upper part of the balloon 8.
Un inconvénient majeur est que dans ce type de chauffe-eau et de l'installation qui lui est attenante, il est en général très difficile d'installer une A major drawback is that in this type of water heater and the installation attached to it, it is generally very difficult to install a
deuxième ligne électrique pour alimenter le chauffe- second power line to supply the heater
eau. Ceci représente donc un handicap pour le développement commercial de ce type de produit. Le but de la présente invention vise à remédier à cet water. This therefore represents a handicap for the commercial development of this type of product. The object of the present invention is to remedy this
inconvénient.disadvantage.
De plus, il n'y a aucune communication ni interaction entre les deux unités qui sont indépendantes l'une de l'autre. Ceci a pour conséquence que les deux éléments résistifs chauffants peuvent fonctionner en même temps et ainsi provoquer une In addition, there is no communication or interaction between the two units which are independent of each other. This has the consequence that the two resistive heating elements can operate at the same time and thus cause a
consommation importante d'électricité. significant consumption of electricity.
Résumé de l'invention A cet effet, l'objet principal de l'invention est donc un dispositif de commande et de gestion automatique de puissance d'un appareil électrique qui utilise deux unités distinctes de consommation de courant électrique à partir d'une source d'alimentation, la première étant utilisable que dans une plage de temps déterminé. Il comprend: - des moyens de commande pour commander le fonctionnement de la première ou de la deuxième unité de consommation dans la plage de temps déterminé, et celui de la deuxième unité de consommation en dehors de cette plage de temps déterminé définie par un signal de plage de temps, en fonction de signaux de demande d'utilisation établis en mesurant une grandeur électrique identifiée et caractéristique des besoins automatiques de fonctionnement des deux unités et par signal de besoin d'utilisation fourni pour un contacteur utilisable par un utilisateur en fonction de ces besoins propres, et - une seule ligne d'alimentation électrique pour alimenter les deux unités et étant commandée Summary of the invention For this purpose, the main object of the invention is therefore a device for automatically controlling and managing the power of an electrical appliance which uses two separate units for consuming electrical current from a source. power supply, the first being usable only in a determined time range. It includes: - control means for controlling the operation of the first or second consumption unit in the determined time range, and that of the second consumption unit outside this determined time range defined by a signal time range, as a function of usage demand signals established by measuring an electrical quantity identified and characteristic of the automatic operating needs of the two units and by usage need signal supplied for a contactor usable by a user as a function of these own needs, and - a single power supply line to supply the two units and being controlled
par les moyens de commande.by the control means.
Dans la réalisation principale de l'invention, les moyens de commande comprennent: - un circuit de commande placé n'importe o, connecté à une source d'alimentation électrique et recevant le premier signal de mesure de la grandeur électrique par la ligne d'alimentation et le deuxième signal par le signal de besoin d'utilisation, et - des organes de commande placés d'une part sur l'appareil et recevant la ligne d'alimentation et d'autre part, sur cette même ligne d'alimentation. Dans l'application du dispositif selon l'invention à un chauffe-eau, la grandeur électrique identifiée du premier signal étant une résistance électrique, le circuit de commande comprend: - un circuit de mesure d'intensité pour mesurer une intensité sur le conducteur de phase de la ligne électrique d'alimentation; In the main embodiment of the invention, the control means comprise: - a control circuit placed anywhere, connected to an electrical power source and receiving the first signal for measuring the electrical quantity by the line supply and the second signal by the need-to-use signal, and - control members placed on the one hand on the apparatus and receiving the supply line and on the other hand, on this same supply line. In the application of the device according to the invention to a water heater, the electrical quantity identified from the first signal being an electrical resistance, the control circuit comprises: - an intensity measurement circuit for measuring an intensity on the conductor phase of the power supply line;
- un circuit de mesure de résistance du chauffe- - a heater resistance measurement circuit
eau pour mesurer la résistance de ce chauffe- water to measure the resistance of this heater
eau en fonctionnant; - un circuit logique de commande du chauffe-eau recevant les valeurs mesurées de l'intensité et de la résistance et recevant un signal de plage de temps déterminé et le signal de besoin d'utilisation donné par le commutateur pour effectuer la mesure de la résistance du chauffe-eau et commander les organes de water while operating; - a logic circuit for controlling the water heater receiving the measured values of the intensity and of the resistance and receiving a determined time range signal and the need for use signal given by the switch for measuring the resistance of the water heater and order the organs of
commande en fonction des mesures.order based on measurements.
Dans le cadre de l'utilisation d'un tel circuit de commande, les organes de commande comprennent: - un premier contacteur placé sur le conducteur de phase de la ligne d'alimentation; et dans un boîtier de commande placé sur le chauffe-eau: - un contacteur de premier thermostat pour commander la première unité qui est un élément chauffant; - un contacteur de deuxième thermostat pour commander la deuxième unité qui est également un élément chauffant; - un deuxième contacteur pour alimenter le premier élément chauffant; et - un relais alimenté par le deuxième contacteur de deuxième thermostat pour inhiber le premier élément chauffant quand le deuxième thermostat In the context of the use of such a control circuit, the control members include: - a first contactor placed on the phase conductor of the supply line; and in a control unit placed on the water heater: - a first thermostat contactor for controlling the first unit which is a heating element; - a second thermostat contactor for controlling the second unit which is also a heating element; - a second contactor for supplying the first heating element; and - a relay supplied by the second second thermostat contactor to inhibit the first heating element when the second thermostat
est demandeur.is requesting.
Dans une réalisation préférentielle du circuit de commande, on utilise un troisième contacteur placé à l'entrée du circuit de mesure de résistance pour connecter ou non celui-ci à la ligne d'alimentation et faire la mesure de résistance en injectant un courant In a preferred embodiment of the control circuit, a third contactor is used placed at the input of the resistance measurement circuit to connect or not this latter to the power supply line and make the resistance measurement by injecting a current
lorsque le premier contact est ouvert. when the first contact is open.
Dans ce cas, le circuit de commande se complète avantageusement par un circuit de temporisation pour éviter que le premier contacteur et le troisième contacteur ne soient alimentés simultanément en régime transitoire. Dans le but de détecter d'éventuelles pannes du chauffe-eau, le circuit de commande peut être équipé d'un circuit de détection de pannes connecté à la ligne d'alimentation pour détecter les passages de courant vers la première unité du dispositif et éventuellement In this case, the control circuit is advantageously completed by a timing circuit to prevent the first contactor and the third contactor from being supplied simultaneously in transient mode. In order to detect possible failures of the water heater, the control circuit can be equipped with a fault detection circuit connected to the supply line to detect current flows to the first unit of the device and possibly
couper l'alimentation de celui-ci.cut off the power to it.
Liste des figures L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux perçues à la lecture de la List of Figures The invention and its various technical characteristics will be better perceived on reading the
description suivante d'un mode de réalisation, following description of an embodiment,
accompagné des figures représentant respectivement: accompanied by figures representing respectively:
- figure 1, déjà décrite, un schéma d'un chauffe- - Figure 1, already described, a diagram of a heater
eau équipé du dispositif selon l'art antérieur, - figure 2, un schéma d'un chauffe-eau équipé du dispositif selon l'invention, - figure 3, un schéma du dispositif selon l'invention dans sa réalisation principale, et figure 4, un schéma du dispositif selon water equipped with the device according to the prior art, - Figure 2, a diagram of a water heater equipped with the device according to the invention, - Figure 3, a diagram of the device according to the invention in its main embodiment, and Figure 4 , a diagram of the device according to
l'invention dans une variante.the invention in a variant.
Description détaillée de deux modes de réalisation de Detailed description of two embodiments of
l'invention En référence à la figure 2, le dispositif de commande selon l'invention est toujours utilisé pour commander un chauffe-eau 1. En comparant avec la figure 1, il est facile de constater la différence entre ces deux figures, c'est-à-dire la présence d'une seule -7 ligne d'alimentation 12 pour le chauffe-eau 1. En effet, ce dernier possède le même ballon d'eau chaude 8 que celui représenté à la figure 1. Seuls les organes de commande ont changé. On constate la présence d'une seule ligne d'alimentation 12 d'un circuit de commande 13, placé n'importe o sur la ligne d'alimentation 12 et un boîtier de commande 11 placé près du chauffe-eau et recevant la ligne d'alimentation 12. Ce boîtier de commande 11 comprend une partie des organes de commande du chauffe-eau, le circuit de commande 13 comprenant les autres organes de commande. Sur cette figure 2, ce boîtier de commande 11 a été placé dans la partie inférieure du chauffe-eau 1, en regard de la résistance inférieure 2. Ceci n'est qu'un exemple de réalisation, le boîtier de commande 11 pouvant être placé n'importe o sur le chauffe-eau 1. Une ligne secondaire de commande 14 permet d'alimenter la résistance supérieure 3, le boîtier de commande alimentant directement la the invention With reference to FIG. 2, the control device according to the invention is always used to control a water heater 1. By comparing with FIG. 1, it is easy to see the difference between these two figures, it that is to say the presence of a single -7 supply line 12 for the water heater 1. In fact, the latter has the same hot water tank 8 as that shown in FIG. 1. Only the members have changed. There is a single supply line 12 of a control circuit 13, placed anywhere on the supply line 12 and a control box 11 placed near the water heater and receiving the line d 'power supply 12. This control unit 11 comprises a part of the control members of the water heater, the control circuit 13 comprising the other control members. In this FIG. 2, this control unit 11 has been placed in the lower part of the water heater 1, opposite the lower resistance 2. This is only an example of embodiment, the control unit 11 being able to be placed anywhere on the water heater 1. A secondary control line 14 supplies the upper resistance 3, the control unit directly supplying the
résistance inférieure 2.lower resistance 2.
Le boîtier de commande 11 est mieux détaillé sur la figure 3. En effet, on a représenté ses principaux composants et les principales liaisons. L'alimentation secondaire 14 de la figure 2 a disparu pour que le schéma de ce circuit de commande 11 soit représenté de manière agrandie, et non pas à l'échelle du chauffe-eau The control unit 11 is better detailed in FIG. 3. In fact, its main components and the main connections are shown. The secondary power supply 14 of FIG. 2 has disappeared so that the diagram of this control circuit 11 is represented in an enlarged manner, and not on the scale of the water heater.
1 et notamment de son ballon 8.1 and in particular of his balloon 8.
L'unique ligne d'alimentation 12 de la figure 2 est représentée par ces trois conducteurs qui sont un conducteur de phase 12P, un conducteur de neutre 12N et The single supply line 12 in FIG. 2 is represented by these three conductors which are a phase conductor 12P, a neutral conductor 12N and
un conducteur de terre 12T.a 12T earth conductor.
Les organes qui commandent l'alimentation électrique des deux éléments chauffants 2 et 3, par l'intermédiaire de deux borniers, l'un supérieur 30, The organs which control the electrical supply of the two heating elements 2 and 3, by means of two terminal blocks, the upper one 30,
l'autre inférieur 29, sont les suivants. the other lower 29, are as follows.
Un premier contacteur 19 est placé sur la ligne d'alimentation, et en particulier sur le conducteur de phase 12P. Il est représenté ici faisant partie du circuit de commande 13 mais pourrait être placé autre part. L'alimentation des deux éléments chauffants 2 et 3 par ce conducteur de phase 12P se fait par deux dérivations de l'alimentation par le conducteur de phase 12P de l'élément chauffant supérieur 3 sur lequel se trouvent respectivement deux contacteurs de thermostats 16 et 17. Sur la dérivation du contacteur de premier thermostat 16 se trouve également un relais 18. Ce dernier commande l'ouverture et la fermeture d'un deuxième contacteur 15 placé sur une troisième dérivation connectée à l'élément chauffant inférieur 2 par l'intermédiaire du bornier 29. Ainsi, lorsque le A first contactor 19 is placed on the supply line, and in particular on the phase conductor 12P. It is shown here forming part of the control circuit 13 but could be placed elsewhere. The supply of the two heating elements 2 and 3 by this phase conductor 12P is done by two branches of the supply by the phase conductor 12P of the upper heating element 3 on which there are respectively two thermostat switches 16 and 17 On the bypass of the first thermostat switch 16 there is also a relay 18. The latter controls the opening and closing of a second switch 15 placed on a third tap connected to the lower heating element 2 via the terminal block 29. So when the
premier thermostat 31 est demandeur de chaleur, c'est- first thermostat 31 requires heat,
à-dire que si le contacteur de premier thermostat 16 est fermé sur le schéma de la figure 3, le relais 18 peut être alimenté, à condition toutefois que le deuxième thermostat 32 ne soit pas demandeur de chaleur, c'est-à-dire qu'il ne court-circuite pas ce relais 18 en étant fermé. En d'autres termes, lorsque le contacteur de deuxième thermostat 17 relatif à l'élément chauffant supérieur 3 est fermé, c'est-à-dire que l'élément chauffant supérieur 3 fonctionne, le relais 18 garde ouvert le deuxième contacteur 15 placé sur une dérivation du conducteur de phase 12P that is to say that if the contactor of the first thermostat 16 is closed in the diagram of FIG. 3, the relay 18 can be supplied, provided however that the second thermostat 32 is not a heat requester, that is to say that it does not short-circuit this relay 18 while it is closed. In other words, when the second thermostat contactor 17 relating to the upper heating element 3 is closed, that is to say that the upper heating element 3 operates, the relay 18 keeps the second contactor 15 placed open. on a bypass of the 12P phase conductor
alimentant l'élément chauffant inférieur 2. supplying the lower heating element 2.
Ainsi, le fonctionnement de l'élément chauffant supérieur 3 est prioritaire sur le fonctionnement de l'élément chauffant inférieur 2, à la demande du deuxième thermostat 32 relatif à l'élément chauffant supérieur 3. Si le premier thermostat 31 est demandeur et que le deuxième thermostat 32 ne l'est pas, c'est-à-dire si le contacteur de premier thermostat 16 est fermé et le contacteur de deuxième thermostat 17 est ouvert, le relais 18 ferme le deuxième contacteur 15 alimentant Thus, the operation of the upper heating element 3 has priority over the operation of the lower heating element 2, at the request of the second thermostat 32 relating to the upper heating element 3. If the first thermostat 31 is requesting and the second thermostat 32 is not, i.e. if the first thermostat switch 16 is closed and the second thermostat switch 17 is open, the relay 18 closes the second switch 15 supplying
ainsi l'élément chauffant inférieur 2. thus the lower heating element 2.
Le circuit de commande 13 comprend un boîtier d'alimentation électrique 21 relié à la ligne d'alimentation, et plus précisément aux conducteurs de phase 12P et de neutre 12N. Il comprend également un circuit logique de commande 22 recevant des signaux de sortie, à la fois d'un circuit de mesure d'intensité 23 The control circuit 13 comprises an electrical supply box 21 connected to the supply line, and more precisely to the phase 12P and neutral 12N conductors. It also includes a logic control circuit 22 receiving output signals, both from an intensity measurement circuit 23
et d'un circuit de mesure de résistance 24 du chauffe- and a resistance measurement circuit 24 of the heater
eau. Le circuit de mesure d'intensité 23 est placé en shunt sur une partie du conducteur de phase 12P pour mesurer l'intensité du courant envoyé et consommé par le chauffe-eau. Le circuit de mesure de résistance 24 water. The intensity measurement circuit 23 is placed in shunt on a part of the phase conductor 12P to measure the intensity of the current sent and consumed by the water heater. The resistance measurement circuit 24
mesure donc la résistance de fonctionnement du chauffe- therefore measures the operating resistance of the heater
eau aux bornes des conducteurs de phase 12P et de neutre 12N. En effet, il faut prendre en considération le fait que le premier contacteur 19 placé sur le conducteur de phase 12P est systématiquement ouvert pendant une plage de temps déterminé qui correspond aux heures à tarif élevé de consommation d'électricité. Il est alors impossible de connaître la résistance de fonctionnement éventuel du chauffe-eau sans envoyer de courant aux bornes de celui-ci. C'est le but du circuit de mesure de résistance 24 qui, par l'intermédiaire d'un troisième contacteur 26, injecte un courant de faible intensité dans le chauffe-eau pour mesurer sa résistance. Lorsque le premier contacteur 19 est fermé, c'est-à-dire pendant les heures à tarif réduit de consommation d'électricité, le circuit de mesure d'intensité 23 fait son office pour mesurer la water across the 12P and neutral 12N conductors. Indeed, it must be taken into account that the first contactor 19 placed on the phase conductor 12P is systematically open for a determined period of time which corresponds to the hours at high tariff for electricity consumption. It is then impossible to know the possible operating resistance of the water heater without sending current to the terminals of the latter. This is the purpose of the resistance measurement circuit 24 which, via a third contactor 26, injects a current of low intensity into the water heater to measure its resistance. When the first contactor 19 is closed, that is to say during the hours at a reduced rate of electricity consumption, the intensity measurement circuit 23 does its job to measure the
résistance du chauffe-eau.resistance of the water heater.
Pour permettre la commande de ce premier contacteur 19 en fonction des plages horaires, le circuit logique de commande 22 reçoit un signal H caractéristique de ces plages horaires. Il reçoit également un signal U issu d'un commutateur non représenté et actionné par l'utilisateur réclamant ou non une augmentation de la température de l'eau par rapport à la température obtenue habituellement. Ce To allow control of this first contactor 19 as a function of the time slots, the control logic circuit 22 receives a signal H characteristic of these time slots. It also receives a signal U from a switch not shown and actuated by the user requesting or not an increase in the temperature of the water compared to the temperature usually obtained. This
signal un signal dit de confort.signal a so-called comfort signal.
Un circuit de temporisation 25 complète le circuit logique de commande 22 pour éviter que le premier contacteur 19 et le troisième contacteur 26 soient alimentés simultanément en régime transitoire, ce qui A timing circuit 25 completes the logic control circuit 22 to prevent the first contactor 19 and the third contactor 26 from being supplied simultaneously in transient mode, which
mettrait en défaut le fonctionnement de l'ensemble. would fault the operation of the assembly.
On se propose maintenant d'expliciter le We now propose to explain the
fonctionnement de ce dispositif.operation of this device.
Le boîtier de commande 11 est donc conçu de manière à ce que le contacteur de premier thermostat 16 ne puisse alimenter l'élément chauffant inférieur 2 que si le contacteur de deuxième thermostat 17 est ouvert, c'est-à-dire non demandeur. Le chauffage de l'élément chauffant supérieur 3 est donc prioritaire sur le chauffage de l'élément inférieur 2. On ne peut jamais avoir ces deux éléments chauffants 2 et 3 en The control unit 11 is therefore designed so that the first thermostat switch 16 can only supply the lower heating element 2 if the second thermostat switch 17 is open, that is to say not requesting. Heating the upper heating element 3 therefore has priority over heating the lower element 2. You can never have these two heating elements 2 and 3 in
fonctionnement en même temps.running at the same time.
il Pendant les plages de consommation d'heures à tarif élevé, l'entrée du circuit logique de commande 22 recevant le signal H est activée. Lorsque l'entrée recevant le signal U de l'utilisateur est activée par un contact sur le commutateur, le circuit logique de commande 22 doit détecter une demande du deuxième thermostat 32 associé à l'élément chauffant supérieur 3 pour autoriser le chauffage. Si ce deuxième thermostat est en demande, le chauffe-eau est alimenté, le premier contacteur 19 étant fermé. Si ce deuxième thermostat 32 n'est pas en demande, le chauffe-eau n'est pas alimenté car le circuit logique de commande 22 ouvre le premier il During the hours of consumption at high tariff, the input of the control logic circuit 22 receiving the signal H is activated. When the input receiving the signal U from the user is activated by a contact on the switch, the control logic circuit 22 must detect a request from the second thermostat 32 associated with the upper heating element 3 to authorize heating. If this second thermostat is in demand, the water heater is supplied, the first contactor 19 being closed. If this second thermostat 32 is not in demand, the water heater is not supplied because the logic control circuit 22 opens the first
contacteur 19.contactor 19.
Pendant les plages de consommation d'heures à tarif réduit, le chauffeeau est alimenté en permanence car le circuit logique de commande 22 garde fermé le premier contacteur 19. En cas de demandes simultanées des deux thermostats 31 et 32, l'élément chauffant supérieur 3 est alimenté en priorité, comme expliqué précédemment. L'élément chauffant inférieur n'est alimenté que lorsque l'élément chauffant supérieur ne During the consumption periods of hours at a reduced rate, the water heater is permanently supplied because the control logic circuit 22 keeps the first contactor 19 closed. In the event of simultaneous requests from the two thermostats 31 and 32, the upper heating element 3 is powered as a priority, as explained above. The lower heating element is only supplied when the upper heating element
l'est plus.is more.
Un exemple de mesure de résistance du chauffe-eau va être explicité dans les lignes suivantes. La mesure de résistance a lieu lorsque le premier contacteur 19 est ouvert et s'effectue en injectant un faible courant continu, le deuxième contacteur 15 étant fermé. Si le premier thermostat 31 est seul demandeur, le circuit logique de commande mesure une résistance par exemple supérieure à 4 kQ. Si les deux thermostats 31 et 32 ne sont pas demandeurs, le circuit logique de commande mesure donc une résistance infinie. Si le deuxième thermostat 32 est demandeur, avec ou sans le premier thermostat 31 demandeur, le circuit logique de commande 22 mesure une résistance du chauffe-eau de l'ordre de Q, soit la résistance de l'élément chauffant supérieur 3 seul. Le circuit logique de commande décide donc alors le passage à la mesure de courant en fermant le premier contacteur 19 et en ouvrant le deuxième An example of resistance measurement of the water heater will be explained in the following lines. The resistance measurement takes place when the first contactor 19 is open and is carried out by injecting a low direct current, the second contactor 15 being closed. If the first thermostat 31 is the only requester, the logic control circuit measures a resistance for example greater than 4 kQ. If the two thermostats 31 and 32 are not requesting, the logic control circuit therefore measures an infinite resistance. If the second thermostat 32 is requesting, with or without the first thermostat 31 requesting, the control logic circuit 22 measures a resistance of the water heater of the order of Q, ie the resistance of the upper heating element 3 alone. The logic control circuit therefore then decides to switch to current measurement by closing the first contactor 19 and opening the second
contacteur 15.contactor 15.
La mesure de courant injecté dans le chauffe-eau a donc lieu à l'aide du circuit de mesure de courant 23 The current injected into the water heater is therefore measured using the current measurement circuit 23
connecté sur une portion du conducteur de phase 12P. connected to a portion of the 12P phase conductor.
Lorsque le deuxième thermostat 32 est demandeur, l'intensité mesurée est de l'ordre de 16 A. Si l'intensité mesurée descend en dessous de 10 A, cela signifie que seul le premier thermostat 31 est demandeur et le circuit logique de commande 22 coupe l'alimentation en ouvrant le premier contacteur 19. Il referme ensuite le deuxième contacteur 15 pour procéder When the second thermostat 32 is requesting, the measured current is of the order of 16 A. If the measured current drops below 10 A, this means that only the first thermostat 31 is requesting and the logic control circuit 22 cut the power by opening the first contactor 19. It then closes the second contactor 15 to proceed
à une éventuelle future phase de mesure de résistance. to a possible future resistance measurement phase.
Les avantages d'un tel dispositif de commande et de gestion automatique de puissance sont: - la limitation de la puissance appelée sur le réseau de distribution d'électricité, - l'utilisation d'une seule ligne d'alimentation de l'appareil, et The advantages of such an automatic power control and management device are: - the limitation of the power drawn from the electricity distribution network, - the use of a single supply line for the device, and
- l'optimisation du confort fourni.- optimization of the comfort provided.
Concernant ce dernier point, il s'avère très intéressant d'utiliser un circuit permettant de Regarding this last point, it is very interesting to use a circuit allowing
détecter une panne ou un disfonctionnement du chauffe- detect a heater fault or malfunction
eau. La figure 4 montre le même dispositif décrit par la figure 3 complétée d'un circuit de ce type. En effet, un circuit de détection de panne 27 est incorporé au circuit de commande 13. Plus exactement, il reçoit la sortie du circuit de mesure d'intensité 23, et les signaux H relatifs aux plages horaires et U de desiderata de l'utilisateur. Ce circuit 27 est un water. Figure 4 shows the same device described in Figure 3 supplemented with a circuit of this type. Indeed, a fault detection circuit 27 is incorporated into the control circuit 13. More precisely, it receives the output of the intensity measurement circuit 23, and the signals H relating to the time ranges and U of the user's wishes . This circuit 27 is a
circuit de type sommateur.summing-type circuit.
En effet, si seul l'élément chauffant inférieur 2 ne fonctionne plus ou est en panne, et en cas de faible puisage de l'utilisateur, ce dernier risque de ne pas In fact, if only the lower heating element 2 no longer works or is broken down, and in the event of poor user drawing, the latter risks not
détecter rapidement le disfonctionnement du chauffe- quickly detect the heater malfunction
eau. Ceci s'explique que, dans ce cas, le ballon d'eau chaude sera chauffé uniquement à la demande de l'utilisateur en utilisant l'élément chauffant water. This explains that, in this case, the hot water tank will be heated only at the request of the user using the heating element
supérieur 3.higher 3.
Ce circuit de détection de panne 27 compte donc les passages en heures à tarif réduit. Au bout d'un nombre déterminé N, par exemple 3 (ce qui correspondrait à 3 nuits), dans une telle éventualité, This fault detection circuit 27 therefore counts the passages in hours at a reduced rate. After a certain number N, for example 3 (which would correspond to 3 nights), in such a case,
le circuit 27 émet un signal d'arrêt total du chauffe- circuit 27 emits a signal to completely shut down the heater
eau au circuit logique de commande 22. Une réinitialisation du circuit logique de commande est water to the control logic circuit 22. A reset of the control logic circuit is
possible par coupure générale de l'énergie électrique. possible by general interruption of electrical energy.
Ceci permet de reprendre le chauffage, en heures à tarif élevé ou en heures à tarif réduit, au moyen de l'élément chauffant supérieur, en attendant que l'ensemble du chauffe-eau soit réparé. Ce circuit de détection de panne 27 prévoit également de couper systématiquement le fonctionnement de l'élément chauffant inférieur 2 lorsque l'élément chauffant supérieur 3 ne fonctionne plus. Dans ce cas, le ballon d'eau chaude refroidit et l'utilisateur s'aperçoit de son non- fonctionnement au bout de quelques heures. Une lampe témoin peut avantageusement compléter ce circuit This allows heating to be resumed, in hours at a high rate or in hours at a reduced rate, by means of the upper heating element, while waiting for the entire water heater to be repaired. This fault detection circuit 27 also provides for systematically cutting off the operation of the lower heating element 2 when the upper heating element 3 no longer works. In this case, the hot water tank cools down and the user notices that it does not work after a few hours. A warning lamp can advantageously complete this circuit
de détection de panne 27.failure detection 27.
Dans le dispositif de commande et de gestion automatique de puissance décrit, c'est-à-dire appliqué à un chauffe-eau, la grandeur électrique identifiée et mesurée est la résistance du chauffe-eau et de son dispositif chauffant, les éléments chauffants étant les unités de consommation. On pourrait très bien imaginer mesurer des impédances ou des capacités d'autres appareils, par exemple des moteurs, pompes à chaleur, etc. Ce dispositif peut donc avoir une application In the automatic power control and management device described, that is to say applied to a water heater, the electrical quantity identified and measured is the resistance of the water heater and its heating device, the heating elements being consumption units. One could very well imagine measuring impedances or capacities of other devices, for example motors, heat pumps, etc. This device can therefore have an application
industrielle importante.important industrial.
L'application préférentielle de ce dispositif est The preferred application of this device is
bien sûr celle aux chauffe-eau double puissance. of course the one with double power water heaters.
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