Dispositifs de délestage de phases pour résidence tout électrique
L'invention a pour objet un perfectionnement à des
dispositifs aptes à délester le courant principal de phase
d'une résidence tout électrique à alimentation polyphasée en
réduisant le chauffage au bénéfice des autres utilisations de
l'installation considérées comme prioritaires.
On a décrit au brevet principal le schéma de principe
de tels dispositifs dans lesquels une tension continue positive
dite tension de décalage, image du dépassement du courant principal, est greffée sur des modules de régulation proportionnels pour modifier les cycles de modulation dans le sens d'une diminution du courant moyen de chauffage dans la phase surchargée..
On sait qu'un pont de mesure de température de module de régulation du type à action proportionnelle par modulation en
<EMI ID=1.1>
qui comporte , outre trois résistances calibrées, une résistance
à coefficient de température négatif, dite CTN avec une résistance ou un potentiomètre réglable, l'ensemble étant dit sonde d'ambiance. La sonde est destinée à afficher la température désirée dite température de consigne, en réglant manuellement le potentiomètre; quand la température ambiante est inférieure à
la température de consigne, c'est-à-dire quand la tension d'erreur du pont de mesure est négative, la sonde doit enclencher automatiquement le chauffage.
Suivant le montage classique,les quatre éléments résistifs du pont de mesure sont disposés deux à deux en deux branches montées sous la même tension continue et chacune d'elles possède un point de référence, situé entre ses deux éléments,dont le po- tentiel est avantageusement le même quand le pont est à l'équi- libre.
Suivant le brevet principal, la branche qui contient la sonde d'ambiance reste mise à la masse électrique commune mais l'autre branche en est détachée et son pied est raccordé au
point du schéma où la tension de décalage doit se manifester en cas de dépassement du courant principal; la ligne de décalage
<EMI ID=2.1>
diode de manière que la tension de décalage ne soit décelable
par le pont que quand elle est positive par rapport à la masse.
On a trouvé maintenant qu'on peut appliquer une ten- sion de décalage aux modules de régulation du dispositif sans avoir séparé au préalable les deux branches parallèles du pont
de mesure et, facultativement, sans que les divers modules aient une masse ou un point électrique commun.
Conformément au brevet principal, le dispositif de délestage de phases pour résidence tout électrique comporte, d'une part, un détecteur d'intensité suivi d'un circuit détecteur de crête apte à fournir une tension de décalage proportionnelle à-toute phase dont le courant principal dépasse une valeur arbitraire fixée au préalable et, d'autre part, dans chaque pièce
à chauffer électriquement sans interrompre les autres utilisations de l'installation, un pont de mesure de température de module de régulation du type à action proportionnelle par modulation en durée d'énergie électrique, la tension de décalage étant greffée , sur le pont de mesure de chaque phase surchargée, de
manière à provoquer une augmentation de la tension d'erreur du dit pont et, partant, une réduction du courant moyen de chaque phase surchargée.
Le perfectionnement au dit brevet consiste en ce que
la tension de décalage est appliquée à la diode d'un photocoupleur dont le transistor est monté en dérivation sur l'une des branches du dit pont de mesure.
Suivant l'invention, la mise des modules de 'régulation à une masse électronique commune, qui est.obligatoire d'après
le brevet principal, est purement facultative en raison de l'isolation galvanique des dits modules due aux photocoupleurs.
Le dessin annexé représente à titre d'exemple une forme d'exécution de l'invention où
la Fig.8 est le schéma de principe d'un module de régulation proportionnel , analogue à celui de la Fig.3 du brevet principal, sur lequel peut être superposée par photocoupleur une <EMI ID=3.1>
Dans une installation de chauffage électrique du type ! intégré notamment, c'est-à-dire dans laquelle l'équipement
est avantageusement fixé pendant la construction de la résidence, le placement peut être grandement simplifié et rationalisé en utilisant des modules de régulation conformes au perfectionnement.
Un tel module (Fig.8) comporte un pont de mesure à
quatre bras 11-13, 13-12, 11-14, 14-12 contenant respectivement
<EMI ID=4.1>
principal (Fig.3) mais, contrairement à ce dernier, les deux branches 11-13-12 (Fig.8) et 11-14-12 sont montées en dérivation
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la manière des ponts de mesure classiques (thermostats).
Contrairement aux modules de régulation suivant le brevet principal (Fig.3) où la ligne de tension de décalage
est appliquée au point 2', pied de la résistance fixe R2, d'après la présente invention non seulement les pieds des deux résistances P2 et R2 sont réunis au point 12 de bas potentiel, mais aussi
la tension de décalage, qu'elle appartienne au type W (Fig.l)
<EMI ID=6.1>
appliquée au point de mesure au moyen d'un photocoupleur 16
(Fig.8).
La photodiode PD du photocoupleur est insérée dans
un circuit comportant la tension de décalage; le phototransistor PT est monté en dérivation sur la résistance Rl du pont de mesure.
Tant que le courant principal de phase ne dépasse pas le maximum toléré, la tension de décalage, représentée globalement par W, est absente, c'est-à-dire que W=0. Dans ces conditions, le phototransistor PT n'est pas influencé par PD, la résistance de PT est infinie et, par conséquent, le courant
de fuite du dit transistor est nul.. Si la valeur de la résis-
<EMI ID=7.1>
<EMI ID=8.1>
<EMI ID=9.1>
<EMI ID=10.1>
Les résistances réglables (ou potentiomètres) Pl, P2 de l'autre branche du pont sont avantageusement réglées de manière que le potentiel du point 13 soit le même que celui du point 14 quand le pont est en équilibre, la résistance réglable P2 devant servir à l'affichage de la température de consigne de la pièce
à chauffer. Le potentiel du point 13 est la tension d'information
<EMI ID=11.1>
dit tension d'erreur du pont, la différence de potentiel entre les
<EMI ID=12.1>
en équilibre; on dira par convention que la,tension d'erreur du pont est positive ou négative respectivement selon que la température ambiante de la pièce à chauffer est supérieure ou inférieure à la température de consigne.
Ainsi, pour réclamer l'enclenchement du chauffage à partir de la position d'équilibre, il faut déséquilibrer le
<EMI ID=13.1>
de manière que la température de consigne soit supérieure à la température ambiante, ce qui consiste à augmenter la résistance
de P2. Tandis que la température de la pièce s'élève, la résistance de l'élément CTN décroît progressivement jusqu'au moment où la décroissance de la CTN compense exactement l'augmentation de P2 et le pont est de nouveau en équilibre.
Inversement, si l'on veut réduire le chauffage, il
suffit d'afficher au thermostat une température inférieure
à la température ambiante, ce qui revient à réduire la résistance dE P2. La tension d'erreur restera positive ou nulle (E�o), c'est-à-dire qu'il n'y a pas de chauffage tant que l'augmentation de la résistance de l'élément CTN en fonction du refroidis-
<EMI ID=14.1>
résistance de P2.
Il va de soi que le déclenchement du chauffage est déterminé par la polarité de la tension d'erreur E du pont de mesure, tension perçue par un amplificateur opérationnel 1.0. Comme indiqué schématiquement au dessin, l'amplificateur alimenté par la. ligne 17 et équipé de résistances R3, R4, R5 et
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nécessaires pour son fonctionnement, peut délivrer à sa
sortie 18 des impulsions aptes à modifier la durée de conduction du triac et, partant, l'état de chauffage.
Ces notions rappelées ici restent valables aussi pour des dispositifs de délestage et notamment pour ceux du brevet principal; la tension de décalage, appliquée aux phases surchargées des régulateurs, agit sur les modules comme si l'on avait abaissé la résistance de P2.
Conformément au perfectionnenent, quand le courant principal de phase dépasse le maximum toléré, la tension de décalage W (Fig.8) est présente et peut donner naissance à un
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à 20.La photodiode transfère de l'énergie lumineuse au phototransistor PT et rend celui-ci conducteur : un courant It , propor-
<EMI ID=17.1>
11 à 14.
On peut aisément démontrer que si toutes les autres autres conditions restent inchangées, la tension d'erreur E
<EMI ID=18.1> décalage exerce donc un effet semblable à celui de P2 actionné dans le sens d'une réduction du rapport de modulation du régulateur; tout se passe comme si la température de consigne, affichée au régulateur, avait été abaissée èt par conséquent la durée de déblocage du triac, par rapport à la période non-chauffage, est réduite. L'intérêt particulier du perfectionnement est le fait qu'on peut séparer totalement les modules puisqu'ils sont galvaniquement isolés de la tension de décalage, et introduire dans les ponts de mesure une tension de décalage commune sur
des équipements dont les masses électroniques sont portées au potentiel de phases différentes; les modules de régulation n'ont donc pas de masse commune ni de point commun.
On applique expérimentalement ces principes, avec
le plus grand succès, dans la construction de résidences à chauffage intégré. La simplification du montage procurée par le photocouplage a permis d'utiliser des modules de régulation rigoureusement identiques, ce qui facilite non seulement le raccorde-
<EMI ID=19.1>
Avantageusement on a pratiqué le délestage en commun
(Fig. 1, brevet principal) et raccordé en parallèle tous les modules de régulation sur les deux fils 19 et 20 de pilotage
de sorte que toutes les photodiodes influencent simultanément tous les points.
En variante, on a également contrôlé, au niveau de la construction, le délestage sélectif (Fig. 4, brevet principal)
et par phase (Fig. 6 , brevet principal). Sauf pour ce qui concerne le pilotage de tensions de décalage distinctes conformément à ces modes de délestage, exigeant des fils séparés, le montage électrique est rigoureusement le même que pour le délestage
en commun, et le fonctionnement est tout aussi fiable .
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la forme d'exécution qui a été décrite et représentée au dessin annexé à titre d'exemple et l'on ne sortirait pas de son cadre en y apportant des modifications.
REVENDICATIONS
1.- Dispositif de délestage de phases pour résidence tout électrique comportant, conformément au brevet principal, d'une part, un détecteur d'intensité suivi d'un circuit détec-
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nelle à toute phase dont le courant principal dépasse une valeur arbitraire fixée au préalable, et d'autre part, dans chaque pièce à chauffer électriquement sans interrompre les autres utilisations de l'installation, un pont de mesure de température de module de régulation du type à action proportionnelle par modulation en durée d'énergie électrique, la tension de décalage étant greffée, sur le pont de mesure de chaque phase surchargée, de manière à provoquer une augmentation de la tension d'erreur
du dit pont et, partant, une réduction du courant moyen de chaque phase surchargée, le perfectionnement étant caractérisé en
ce que la tension de décalage est appliquée à la diode d'un photocoupleur dont le transistor est monté en dérivation sur l'une
des branches du dit pont de mesure.
Phase-shedding devices for all-electric residences
The object of the invention is an improvement to
devices capable of shedding the main phase current
of an all-electric residence with polyphase supply in
reducing heating for the benefit of other uses of
the installation considered as priority.
We described in the main patent the block diagram
such devices in which a positive direct voltage
so-called offset voltage, image of the overshoot of the main current, is grafted onto proportional regulation modules to modify the modulation cycles in the direction of a decrease in the average heating current in the overloaded phase.
It is known that a regulation module temperature measurement bridge of the type with proportional action by modulation in
<EMI ID = 1.1>
which comprises, in addition to three calibrated resistors, a resistor
with negative temperature coefficient, known as CTN with an adjustable resistance or potentiometer, the assembly being called a room sensor. The probe is intended to display the desired temperature known as the set point temperature, by manually adjusting the potentiometer; when the ambient temperature is lower than
the setpoint temperature, i.e. when the error voltage of the measuring bridge is negative, the probe must automatically switch on the heating.
Following the conventional assembly, the four resistive elements of the measuring bridge are arranged two by two in two branches mounted under the same direct voltage and each of them has a reference point, located between its two elements, the potential of which is advantageously the same when the bridge is at equilibrium.
According to the main patent, the branch which contains the room sensor remains connected to the common electrical ground but the other branch is detached from it and its base is connected to the
point in the diagram where the offset voltage must occur if the main current is exceeded; the offset line
<EMI ID = 2.1>
diode so that the offset voltage is not detectable
by the bridge only when it is positive with respect to the mass.
It has now been found that it is possible to apply an offset voltage to the regulation modules of the device without having previously separated the two parallel branches of the bridge.
measurement and, optionally, without the various modules having a common ground or electrical point.
In accordance with the main patent, the phase shedding device for an all-electric residence comprises, on the one hand, an intensity detector followed by a peak detector circuit capable of supplying an offset voltage proportional to any phase whose current principal exceeds an arbitrary value fixed in advance and, on the other hand, in each part
to heat electrically without interrupting the other uses of the installation, a temperature measurement bridge of the regulation module type with proportional action by duration modulation of electrical energy, the offset voltage being grafted onto the measurement bridge each overloaded phase,
so as to cause an increase in the error voltage of said bridge and hence a reduction in the average current of each overloaded phase.
The improvement to the said patent consists in that
the offset voltage is applied to the diode of a photocoupler, the transistor of which is connected in shunt on one of the branches of said measuring bridge.
According to the invention, the setting of the regulation modules to a common electronic ground, which is.
the main patent, is purely optional because of the galvanic isolation of the said modules due to the photocouplers.
The accompanying drawing shows by way of example an embodiment of the invention where
Fig. 8 is the block diagram of a proportional regulation module, similar to that of Fig. 3 of the main patent, on which can be superimposed by photocoupler an <EMI ID = 3.1>
In an electric heating installation of the type! integrated in particular, that is to say in which the equipment
is advantageously fixed during the construction of the residence, the placement can be greatly simplified and rationalized by using regulation modules according to the improvement.
Such a module (Fig. 8) comprises a measuring bridge with
four arms 11-13, 13-12, 11-14, 14-12 respectively containing
<EMI ID = 4.1>
main (Fig. 3) but, unlike the latter, the two branches 11-13-12 (Fig. 8) and 11-14-12 are branched
<EMI ID = 5.1>
the way of conventional measuring bridges (thermostats).
Unlike the regulation modules according to the main patent (Fig. 3) where the offset voltage line
is applied to point 2 ', the foot of the fixed resistor R2, according to the present invention not only the feet of the two resistors P2 and R2 are joined at the low potential point 12, but also
the offset voltage, whether it belongs to type W (Fig.l)
<EMI ID = 6.1>
applied to the measuring point by means of a photocoupler 16
(Fig. 8).
The photocoupler PD photodiode is inserted into
a circuit including the offset voltage; the phototransistor PT is connected in shunt on the resistance Rl of the measuring bridge.
As long as the phase main current does not exceed the maximum tolerated, the offset voltage, represented globally by W, is absent, i.e. W = 0. Under these conditions, the PT phototransistor is not influenced by PD, the resistance of PT is infinite, and therefore the current
leakage of said transistor is zero. If the value of the resistor
<EMI ID = 7.1>
<EMI ID = 8.1>
<EMI ID = 9.1>
<EMI ID = 10.1>
The adjustable resistors (or potentiometers) Pl, P2 of the other branch of the bridge are advantageously adjusted so that the potential of point 13 is the same as that of point 14 when the bridge is in equilibrium, the adjustable resistance P2 having to be used for display of the room set temperature
to heat. The potential of point 13 is the information voltage
<EMI ID = 11.1>
said bridge error voltage, the potential difference between the
<EMI ID = 12.1>
in balance; it will be said by convention that the error voltage of the bridge is positive or negative respectively depending on whether the ambient temperature of the room to be heated is higher or lower than the set temperature.
Thus, in order to call for the heating to be switched on from the equilibrium position, it is necessary to unbalance the
<EMI ID = 13.1>
so that the setpoint temperature is higher than the ambient temperature, which consists in increasing the resistance
of P2. As the room temperature rises, the resistance of the CTN element gradually decreases until the time when the decrease in CTN exactly compensates for the increase in P2 and the bridge is again in equilibrium.
Conversely, if we want to reduce the heating, it
just display a lower temperature on the thermostat
at room temperature, which amounts to reducing the resistance dE P2. The error voltage will remain positive or zero (E � o), that is, there is no heating as long as the resistance of the CTN element increases according to the cooled
<EMI ID = 14.1>
resistance of P2.
It goes without saying that the triggering of the heating is determined by the polarity of the error voltage E of the measurement bridge, voltage perceived by an operational amplifier 1.0. As shown schematically in the drawing, the amplifier supplied by the. line 17 and equipped with resistors R3, R4, R5 and
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necessary for its operation, can deliver to its
output 18 of the pulses capable of modifying the conduction duration of the triac and, therefore, the state of heating.
These concepts recalled here also remain valid for load-shedding devices and in particular for those of the main patent; the offset voltage, applied to the overloaded phases of the regulators, acts on the modules as if the resistance of P2 had been lowered.
In accordance with the perfection, when the main phase current exceeds the maximum tolerated, the offset voltage W (Fig. 8) is present and can give rise to a
<EMI ID = 16.1>
at 20. The photodiode transfers light energy to the phototransistor PT and makes the latter conductive: a current It, propor-
<EMI ID = 17.1>
11 to 14.
It can easily be shown that if all other conditions remain unchanged, the error voltage E
<EMI ID = 18.1> offset therefore exerts an effect similar to that of P2 actuated in the direction of a reduction in the modulation ratio of the regulator; everything happens as if the setpoint temperature, displayed on the controller, had been lowered and consequently the triac unblocking time, compared to the non-heating period, is reduced. The particular advantage of the improvement is the fact that it is possible to completely separate the modules since they are galvanically isolated from the offset voltage, and to introduce into the measurement bridges a common offset voltage on
equipment whose electronic masses are brought to the potential of different phases; the regulation modules therefore do not have a common ground or a common point.
We apply these principles experimentally, with
the greatest success, in the construction of residences with integrated heating. The simplification of the assembly provided by the photocoupling made it possible to use strictly identical control modules, which not only facilitates the connection.
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Advantageously, we practiced joint load shedding
(Fig. 1, main patent) and connected in parallel all the regulation modules on the two pilot wires 19 and 20
so that all photodiodes simultaneously influence all points.
As a variant, the selective load shedding was also checked at the construction level (Fig. 4, main patent).
and by phase (Fig. 6, main patent). Except for driving separate offset voltages in accordance with these load shedding modes, requiring separate wires, the electrical assembly is strictly the same as for load shedding.
in common, and the operation is equally reliable.
Of course, the invention is not limited to the embodiment which has been described and shown in the accompanying drawing by way of example and one would not depart from its scope by making modifications thereto.
CLAIMS
1.- Phase shedding device for all-electric residences comprising, in accordance with the main patent, on the one hand, an intensity detector followed by a detection circuit.
<EMI ID = 20.1>
nelle to any phase whose main current exceeds an arbitrary value fixed in advance, and on the other hand, in each room to be electrically heated without interrupting other uses of the installation, a temperature measurement bridge of the type with proportional action by duration modulation of electrical energy, the offset voltage being grafted onto the measuring bridge of each overloaded phase, so as to cause an increase in the error voltage
said bridge and hence a reduction in the average current of each overloaded phase, the improvement being characterized by
that the offset voltage is applied to the diode of a photocoupler whose transistor is tap-connected on one
branches of said measuring bridge.