Comparaison des differents modèles de thermostats

1. SYSTÈMES ÉLECTROMÉCANIQUES

1.1 THERMOSTATS À DISQUE

Utilisés comme thermostats de régulation ou comme thermostat de sécurité à réarmement manuel, les thermostats à disques ont pour organe de mesure de température un disque composé de deux métaux différents laminés ensemble. Ces deux métaux ont des coefficients de dilatation différents. Dès lors un disque bombé va progressivement changer de forme lorsque la température augmente jusqu’au moment où il passera brusquement de la forme concave à convexe. Lorsque la température redescend, il reprend de la même manière sa forme originale. Ce passage brusque actionne une lame de contact. Ces thermostats existent en unipolaire, bipolaire ou tripolaire. La technologie permettant d’obtenir des températures précises et des différentielles faibles est complexe et peu de constructeurs proposent des valeurs précises et des différentielles faibles. JPC est un des rares constructeurs à proposer des modèles tripolaires.

1.2 THERMOSTATS DE SURFACE À LAME BIMÉTALLIQUE

Ces appareils de régulation, réglables, à rupture lente, ont une très grande précision, et une faible différentielle : inférieure à 1°C. Ils se montent à plat sur une paroi, fixés par 2 vis Cependant en raison de leur rupture lente, génératrice de parasites en 230V, leur utilisation en Europe est marginale, limitée a des utilisations de laboratoire ou lorsque des différentielles faibles sont recherchées . Les plages courantes de température vont de 20 à 250°C.

1.3 DOSEURS D’ÉNERGIE

Les doseurs d’énergie sont un type de thermostat à lame bimétallique comportant une résistance chauffante miniature en contact avec cette lame. La mise sous tension de cette résistance interne chauffe la lame qui se déforme et coupe l’alimentation de la résistance. La lame se refroidit alors et le contact se referme, et un nouveau cycle commence, similaire à un clignotement. L’axe de réglage permet de modifier le rapport entre les temps d’ouverture et de fermeture, et le raccordement électrique permet de mettre une charge externe en parallèle sur la résistance interne. Ce système simple permet de régler de manière continue la puissance résultante d’un élément chauffant. La tension d’alimentation du circuit doit être précisée, car la résistance chauffante miniature interne est réalisée en fonction de cette tension.

1.4 THERMOSTATS À BULBE ET CAPILLAIRE DE RÉGULATION À DILATATION DE LIQUIDE

Les trains thermostatiques des thermostats à bulbe et capillaire sont composés d’une enceinte fermée comportant un bulbe, un capillaire et un soufflet métallique. Le liquide (Huile ou métal liquide) situé à l’intérieur de cette enceinte, se dilate en fonction de la température et le soufflet se déforme en se gonflant. Cette déformation est transmise à un système de contact à rupture brusque. Le déplacement du soufflet par un axe fileté permet le réglage de la température. La rupture du capillaire entraîne la perte du liquide de remplissage, et en général dans ce cas, le contact reste en position fermée    (à l’exception  des thermostats dits a « sécurité positive »).        Les plages les plus courantes vont de -35 à +320°C. Les températures supérieures, jusqu’à 750°C sont possibles mais nécessitent des liquides de remplissage supportant ces températures sans bouillir. JPC est un des rares constructeurs de ces modèles. Ces versions haute température (Plages au-dessus de 400°C) utilisent un métal liquide comme produit de remplissage, en général un eutectique Sodium Potassium. En cas de rupture du bulbe ou du capillaire ce produit est inflammable au contact de l’eau ou de l’humidité atmosphérique, il est donc nécessaire d’en tenir compte dans leurs applications. Les thermostats à capillaire sont sujets à une dérive parasite due aux variations de température sur le capillaire et sur le soufflet. La différentielle des thermostats à bulbe et capillaire n’est habituellement pas réglable, et est de l’ordre de 2.5% de leur plage de température. Ils existent en version unipolaire, bipolaire ou tripolaire. Ils sont sujet à une dérive parasite du point de consigne, due à la dilatation du liquide se trouvant dans le capillaire et dans la tête du thermostat en fonction de la température ambiante.

1.5 THERMOSTATS DE RÉGULATION  À CANNE BIMÉTALLIQUE

Ces thermostats sont les plus anciens systèmes de régulation de température, et le premier d’entre eux a été inventé par l’ingénieur Français Jean Simon Bonnemain en 1783. Ils utilisent la dilatation différentielle de deux métaux pour actionner un mécanisme. Ils sont largement utilisés dans les chauffe-eau à accumulation et comme aquastats de chaudière. Leur fonctionnement n’est pas sujet à la dérive parasite due aux variations de température ambiante comme les thermostats à bulbe et capillaire à dilatation de liquide. Ils existent avec contact de régulation ou contact à réarmement manuel. Leur particularité est que la canne de mesure est solidaire de la tête de réglage comportant les contacts électriques. Dans les modèles courants utilisant un tube en laiton ou en inox et une tige en invar, les plages de mesure sont comprises entre -50 et +400°C. JPC est actuellement le plus ancien constructeur Français de ce type de thermostats.

1.6 THERMOSTATS À BULBE ET CAPILLAIRE DE RÉGULATION AVEC CONTACT ANTIDÉFLAGRANT

Construits sur la même base mécanique que les thermostats standards, et réalisables dans les mêmes plages de température, ces thermostats utilisent un micro-rupteur antidéflagrant. C’est une solution exclusive développée par JPC il y a plus de 15 ans. L’avantage de ce système est d’éviter les lourds et coûteux boîtiers métalliques antidéflagrants IIB ou IIC, et de permettre le réglage du point de consigne sans avoir l’obligation de couper l’alimentation électrique. Les versions les plus simples de ces thermostats ont une sortie électrique par câble, dont le raccordement doit nécessairement s’effectuer dans un coffret à sécurité augmentée ou hors zone explosible. Les versions les plus récentes ont un boitier de raccordement à sécurité augmentée « e » incorporé. Selon les modèles le pouvoir de coupure peut aller de 5A 250V, unipolaire inverseur jusqu’à 15A 400V. Des versions unipolaires et bipolaires existent.

1.7 LIMITEURS À BULBE ET CAPILLAIRE À TEMPÉRATURE FIXE, À DILATATION DE LIQUIDE

Ces appareils fonctionnent sur un principe similaire aux thermostats, ne sont pas réglables, et comportent un poussoir de réarmement permettant de refermer le contact électrique lorsque celui-ci s’est ouvert à la suite d’une hausse de température. Il existe une variante de ces limiteurs dite à sécurité positive, qui ouvre automatiquement les contacts si le capillaire ou le bulbe sont percés ou coupés. La membrane du train thermostatique est artificiellement gonflée. Une fuite provoque le dégonflement de la membrane en dessous de sa cote nominale à la température ambiante, et un mécanisme spécial détecte ce déplacement anormal similaire à la mesure d’une température ambiante très basse. L’inconvénient de ce système est que ces limiteurs à sécurité se déclenchent aussi lorsque la température ambiante descend sous une certaine valeur, en général comprise entre -10 et -20°C. Le gonflement artificiel de la membrane ayant fortement augmenté le volume de liquide qu’elle contient, les rend aussi fortement sensibles à la température ambiante, avec des dérives pouvant atteindre 0.3°K/°K.

Ils peuvent être utilisés comme système de sécurité de surchauffe derrière un thermostat mécanique ou un régulateur électronique. Ils existent en version unipolaire, bipolaire, tripolaire et quadripolaire. Ils n’ont généralement que des contacts à ouverture par élévation de température.

1.8 LIMITEURS À BULBE ET CAPILLAIRE À RÉARMEMENT MANUEL ET TEMPÉRATURE RÉGLABLE, À DILATATION DE LIQUIDE

Ces appareils fonctionnent sur le même principe que les thermostats de régulation, mais comportent un poussoir de réarmement permettant de refermer le contact électrique lorsque celui-ci s’est ouvert à la suite d’une hausse de température. Ils peuvent être utilisés comme système de sécurité de surchauffe derrière un thermostat mécanique ou un régulateur électronique. JPC est un des rares constructeurs à offrir des thermostats de ce type avec les mêmes plages de réglage que les thermostats de régulation, un contact inverseur (ce qui permet une signalisation du défaut sans relayage), et dans des plages jusqu’à 750°C.

1.9 LIMITEURS À BULBE ET CAPILLAIRE À TEMPÉRATURE FIXE, À TENSION DE VAPEUR (AUSSI DITS À ÉBULLITION)

Ces appareils fonctionnent sur un principe différent des thermostats à dilatation de liquide. Ils fonctionnent selon un mécanisme simple, inventé il y a 50 ans par la société Wilcolator, combinant le passage brusque de la forme concave à convexe d’un disque métallique lié à la brusque augmentation de pression interne due l’ébullition d’un liquide dans une enceinte fermée. Ce fonctionnement permet des mécanismes simples. La technologie réside dans la sélection des liquides avec des points d’ébullition différents. Les températures de déclenchement possibles sont limitées par les liquides utilisables. La longueur des capillaires est aussi limitée en raison des pertes de charges induites lors de l’ébullition, qui freinent son fonctionnement.

Il est nécessaire qu’un volume relativement important de liquide soit porté à l’ébullition pour provoquer le déclenchement. C’est la raison pour laquelle les capillaires sont spiralés à l’extrémité mesurant la température. Si les capillaires ne sont pas spiralés, il est nécessaire qu’au moins 30 cm soit en contact avec le milieu à contrôler. Ils ne sont jamais réglables, et comportent un poussoir de réarmement permettant de refermer le contact électrique lorsque celui-ci s’est ouvert à la suite d’une hausse de température. Comme le remplissage est effectué sous vide, toute fuite dans le train thermostatique provoque le déclenchement du mécanisme. Ils ne sont pas, contrairement aux systèmes à dilatation de liquide, sensibles aux variations de température ambiante, et ne déclenchent pas lorsque la température baisse sous un seuil limite. Ils sont cependant sensibles aux variations de pression atmosphérique, ce qui limite leur emploi en altitude.

Ils peuvent être utilisés comme système de sécurité de surchauffe derrière un thermostat mécanique ou un régulateur électronique. Ils existent en version unipolaire, bipolaire, tripolaire et quadripolaire. Ils possèdent un contact à ouverture par élévation de température. Certains modèles développés par JPC ont un contact inverseur unipolaire ou bipolaire. Les modèles tripolaires JPC sont réalisés avec un système de double coupure augmentant l’écartement des contacts, et limitant considérablement les risques de soudure des contacts.

1.10 LIMITEURS À RÉARMEMENT MANUEL À CANNE BIMÉTALLIQUE

Ces thermostats sont les plus anciens systèmes de régulation de température, et le premier d’entre eux a été inventé par l’ingénieur Français Jean Simon Bonnemain en 1783. Ils utilisent la dilatation différentielle de deux métaux pour actionner un mécanisme. Ils sont largement utilisés dans les chauffe-eau à accumulation et comme aquastats de chaudière. Leur fonctionnement n’est pas sujet à la dérive parasite due aux variations de température ambiante comme les thermostats à bulbe et capillaire à dilatation de liquide. Ils existent avec contact de régulation ou contact à réarmement manuel. Leur particularité est que la canne de mesure est solidaire de la tête de réglage comportant les contacts électriques. Dans les modèles courants utilisant un tube en laiton ou en inox et une tige en invar, les plages de mesure sont comprises entre -50 et +400°C. JPC est actuellement le plus ancien constructeur Français de ce type de thermostats.

1.11 LIMITEURS À BULBE ET CAPILLAIRE À SÉCURITÉ POSITIVE AVEC CONTACT ANTIDÉFLAGRANT

Construits sur la même base mécanique que les limiteurs à sécurité positive à ébullition, et réalisables dans les mêmes plages de température, ces thermostats utilisent un micro-rupteur antidéflagrant. L’avantage de ce système est d’éviter les lourds et coûteux boitiers métalliques antidéflagrants IIB ou IIC. Les versions les plus simples de ces thermostats ont une sortie électrique par câble, dont le raccordement doit nécessairement s’effectuer dans un coffret à sécurité augmentée ou hors zone explosible. Les versions les plus récentes ont un boitier de raccordement à sécurité augmentée « e » incorporé.  Pouvoir de coupure peut aller de 10A 250V (bipolaire) à 15A 250/400V, unipolaire inverseur.

1.12 COMBINÉS THERMOSTAT ET LIMITEUR À BULBE ET CAPILLAIRE À TEMPÉRATURE RÉGLABLE, À DILATATION DE LIQUIDE

Ces appareils fonctionnent sur le même principe que les thermostats de régulation, mais comportent un double bulbe, l’un servant à la régulation, l’autre à une sécurité à réarmement manuel. Ils possèdent un axe de réglage pour la régulation, et un poussoir de réarmement permet de refermer le contact électrique de la sécurité, lorsque celui-ci s’est ouvert à la suite d’une hausse de température. La consigne du seuil de sécurité est fixe. Les contacts sont uniquement à ouverture par élévation de température. Ils sont surtout utilisés dans les applications en triphasé, bien que des versions existent avec coupure unipolaire ou bipolaire. Il existe des versions de ces appareils ou le contact à réarmement manuel est à sécurité positive, mais ils ont une forte dérive lorsque la température ambiante sur la tête varie, pouvant aller jusqu’à 0.3°C/°C, c’est-à-dire qu’une variation de température ambiante de 10°C sur la tête du thermostat provoque un changement de 3°C du point de consigne.

1.13 COMBINÉS THERMOSTAT ET LIMITEUR À BULBE ET CAPILLAIRE À TEMPÉRATURE RÉGLABLE, À DILATATION DE LIQUIDE ET ÉBULLITION

Ces appareils fonctionnent par dilatation de liquide pour la partie régulation de température, et utilisent l’ébullition pour la partie sécurité. De cette manière ils répondent aux impératifs de sécurité les plus stricts, les deux mécanismes fonctionnant selon des principes différents, et le phénomène de dérive sur la variation de température ambiante est éliminé sur le thermostat de sécurité. JPC utilise cette solution pour ses thermostats combinés destinés aux applications antidéflagrantes.

1.14 FUSIBLES THERMIQUES (AUSSI NOMMÉS TCO, POUR THERMAL CUT OFF)

Les fusibles thermiques sont composés d’un système ouvrant, à une température donnée, et de manière irréversible, un contact électrique, en général par fusion d’une pastille métallique ou plastique. Leur point de déclenchement doit être sélectionné en fonction de la température normale de fonctionnement et suffisamment éloigné de celle-ci pour éviter des déclenchements intempestifs. Leur installation est difficile à mettre en œuvre. JPC a développé une gamme de fusibles 16A 250V, câblés et isolés sous silicone, faciles à monter dans des doigts de gants.

2. SYSTÈMES ÉLECTRONIQUES

2.1 CAPTEURS DE TEMPÉRATURE

Les capteurs de température fournissent un signal qui est une fonction proportionnelle à la température. Ce signal peut être une variation de résistance (Thermistances, Pt100) ou un signal en millivolts (Thermocouple). La sélection d’un capteur est fonction de la précision demandée, de la plage de température et de contraintes dimensionnelles et économiques.

JPC a développé une gamme simple et économique destinées aux intégrateurs.

2.2 THERMOSTATS ÉLECTRONIQUES AVEUGLES

Ces produits, développés par JPCI, offrent une solution intermédiaire entre les thermostats électromécaniques, dont ils conservent les plages de réglage, la fixation, le pouvoir de coupure, l’action tout ou rien, et avec lesquels ils sont en général interchangeables, et les régulateurs électroniques à affichage digital.

Ils sont peu coûteux, permettent des mesures à des distances plus importantes que les thermostats à bulbe et capillaire, offrent une précision plus importante et la possibilité de régler la différentielle de régulation. Alimentation 90-250V, sortie relais 16A 250V.

2.3 LIMITEURS ÉLECTRONIQUE À RÉARMEMENT MANUEL

Ces produits, développés par JPCI, offrent une solution simple lorsque qu’un système de sécurité doit être installé en complément d’une régulation électronique. Ces appareils, conservent les plages de réglage, la fixation, le pouvoir de coupure, des thermostats électromécaniques, avec lesquels ils sont en général interchangeables.

Ils sont peu coûteux, permettent des mesures à des distances plus importantes que les thermostats à bulbe et capillaire. Alimentation 90-250V, sortie relais 16A.

2.4 RÉGULATEURS ÉLECTRONIQUES AVEC AFFICHAGE DIGITAL, MONTAGE SUR RAIL DIN.

Ces régulateurs, développés par JPCI, offrent les mêmes performances que les thermostats électroniques aveugles, mais possèdent un affichage digital de la température, et sont d’une utilisation simplissime. Alimentation 90-250V, sortie relais 16A 250V.

2.5 RÉGULATEURS ÉLECTRONIQUES AVEC AFFICHAGE DIGITAL DE LA TEMPÉRATURE MESURÉE, MONTAGE EN TABLEAU, FORMAT 77 X 35 MM

Réglage simple et intuitif du point de consigne, à la portée d’utilisateurs non professionnels. Alimentation 230V, sortie par relais 10 ou 16A, action tout ou rien.

2.6 RÉGULATEURS ÉLECTRONIQUES AVEC AFFICHAGE DIGITAL DE LA TEMPÉRATURE MESURÉE, MONTAGE EN TABLEAU, FORMAT 48 X 25 MM.

Le plus petit des régulateurs électroniques de température nouvelle génération multi-tension, multi-capteurs, action PID et tout ou rien et fonction auto-tune . Sortie par relais 3A et commande de relais statique. Une alarme.

2.7 RÉGULATEURS ÉLECTRONIQUES AVEC AFFICHAGE DIGITAL DE LA TEMPÉRATURE MESURÉE, ET DU POINT DE CONSIGNE MONTAGE EN TABLEAU, FORMAT 48 X 48MM

Le plus performant des régulateurs électroniques de température nouvelle génération multi-tension, multi-capteurs, action PID et tout ou rien et fonction auto-tune . Sortie par relais 3A et commande de relais statique. Une ou deux alarmes.